(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィシステムのステージ上に、レジスト層が上に塗布された基板を載置する工程と、
前記基板と対物レンズモジュールの間に、液浸液を提供する工程と、
露光工程でイオンシャワーによりイオンを加える前記液浸液の導電性を増大させる工程と、
照射エネルギーを前記液浸液に通し、前記レジスト層を露光し、前記液浸液の導電率を増大させることにより、前記液浸液の静電気放電レベルを低減させる工程とを含み、前記導電性液浸液の導電率は１０−５Ｓ／ｍよりも高いことを特徴とする、液浸リソグラフィ方法。
【請求項２】
前記液浸液を提供する工程は、前記液浸液に電圧を印加するステップ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方法。
【請求項３】
前記ステージは、パターニングされた導電塗布層に形成されて前記ステージ上に一体化された導電構造を備え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方法。
【請求項４】
前面を有する対物レンズモジュールと、
前記対物レンズモジュールの前記前面下に配置されたステージと、
前記前面と前記ステージ上の基板との間の空間を少なくとも部分的に充満させる液浸液保持モジュールと、
静電気放電レベルを低減させ、イオンを解放するイオンシャワー装置を有する放電素子とを備え、
前記液浸液保持モジュールに、導電率が１０−５Ｓ／ｍよりも高い導電性液浸液が用いられることを特徴とする、液浸リソグラフィシステム。
【請求項５】
前記放電素子は、前記ステージ上に一体化された導電構造を有することを特徴とする請求項４に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項６】
前記放電素子は、前記ステージ及び前記液浸液保持モジュールのうちの少なくともいずれか一つと一体化された接地構造を有することを特徴とする、請求項４に記載の液浸リソグラフィシステム。
【請求項７】
脱イオン水へ二酸化炭素を入れる二酸化炭素溶液の発生装置をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の液浸リソグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光方法及び露光システムに関し、特に液浸リソグラフィ方法及び露光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術が、６５ナノメートル、４５ナノメートル、更にはより小さなフィーチャサイズへ発展するに伴い、液浸リソグラフィ方法が採用され始めている。しかし、露光工程で液浸リソグラフィシステムを用いると、流動する水により静電気を帯電することがあった。そして蓄積された静電気は、液浸リソグラフィシステムの表面に粒子を付着させるなど、粒子の汚染を発生させることがあった。そして、これら付着粒子がウェーハ表面へ移動すると、欠陥を発生させて収率を低減させることがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の主な目的は、液浸リソグラフィ工程で静電気が蓄積することを防ぐ液浸リソグラフィ方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、静電気を効果的に除去し、液浸リソグラフィシステム内の汚染粒子が静電気によりウェーハ表面に付着しないようにして、汚染粒子がウェーハに欠陥を発生させたり収率を低減させたりすることを防ぐ液浸リソグラフィ方法及びそのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の発明にあっては、リソグラフィシステムのステージ上に、レジスト層が上に塗布された基板を載置する工程と、前記基板と対物レンズモジュールの間に、液浸液を提供する工程と、露光工程でイオンシャワーによりイオンを加える前記液浸液の導電性を増大させる工程と、照射エネルギーを前記液浸液に通し、前記レジスト層を露光し、前記液浸液の導電率を増大させることにより、前記液浸液の静電気放電レベルを低減させる工程とを含み、前記導電性液浸液の導電率は１０−５Ｓ／ｍよりも高いことを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の発明にあっては、前記液浸液を提供する工程は、前記液浸液に電圧を印加するステップを含むことを特徴とする。
【０００６】
請求項３記載の発明にあっては、前記ステージは、パターニングされた導電塗布層に形成されて前記ステージ上に一体化された導電構造を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項４記載の発明にあっては、前面を有する対物レンズモジュールと、前記対物レンズモジュールの前記前面下に配置されたステージと、前記前面と前記ステージ上の基板との間の空間を少なくとも部分的に充満させる液浸液保持モジュールと、静電気放電レベルを低減させ、イオンを解放するイオンシャワー装置を有する放電素子とを備え、前記液浸液保持モジュールに、導電率が１０−５Ｓ／ｍよりも高い導電性液浸液が用いられることを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載の発明にあっては、前記放電素子は、前記ステージ上に一体化された導電構造を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項６記載の発明にあっては、前記放電素子は、前記ステージ及び前記液浸液保持モジュールのうちの少なくともいずれか一つと一体化された接地構造を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項７記載の発明にあっては、脱イオン水へ二酸化炭素を入れる二酸化炭素溶液の発生装置をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液浸リソグラフィ方法及びそのシステムは、導電性流体を液浸液にし、露光工程で蓄積された静電気を効果的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による液浸リソグラフィシステム１００の基板１１０に液浸リソグラフィ工程を行う状態を示す模式図である。
【００１３】
基板１１０は、元素半導体、化合物半導体、合金半導体、及びこれらの組み合わせを有する半導体ウェーハでもよい。半導体ウェーハは、パターニングされたポリシリコン、金属及び／又は誘電体層などの一つ又はそれ以上の材料層を含んでもよい。
【００１４】
基板１１０上には、レジスト層１２０が形成されてもよい。レジスト層は、露光工程で感応してパターンを形成するフォトレジスト層（レジスト層、感光層、パターニング層）でもよい。
【００１５】
レジスト層は、ポジ型レジスト材料又はネガ型レジスト材料の多層構造でもよい。一実施形態におけるレジスト材料は化学増幅型レジスト（chemical amplifier resist）である。
【００１６】
液浸リソグラフィシステム１００はレンズシステム（又は結像レンズシステム）１３０を含む。半導体ウェーハ１１０は、レンズシステム１３０の下方にあるステージ１７０上に載置させてもよい。
【００１７】
レンズシステム１３０は、一つか複数のレンズ、及び／又はその他のレンズ構成要素を有する照明システム（コンデンサなど）をさらに含んだり、この照明システムとさらに一体化させたりしてもよい。
【００１８】
例えば、この照明システムは、マイクロレンズアレイ、シャドウマスク、及び／又はその他の構造物を含んでもよい。レンズシステム１３０は、一つか複数のレンズ要素を有する対物レンズをさらに含んでもよい。
【００１９】
各レンズ要素は、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、溶融石英（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）、又はその他適当な材料からなる従来の対物レンズでもよい。
【００２０】
それぞれのレンズ要素に用いる材料は、リソグラフィ工程で使用する光波長を基に選択して吸収と拡散を最小にしてもよい。
【００２１】
システム１００は、液浸液１５０を保持する液浸液保持モジュール１４０を含む。液浸液保持モジュール１４０は、液浸液を保持する以外の機能を提供するために、レンズシステム１３０の隣接箇所（周囲など）に位置させてもよい。
【００２２】
液浸液保持モジュール１４０及びレンズシステム１３０は、（少なくとも一部の）イマージョンヘッドを構成する。
【００２３】
液浸液保持モジュール１４０は、液浸液、その他の流体、乾燥のためのパージ用空気の提供、パージ流体の除去、及び／又はその他適当な機能を有する様々な装置（又はノズル）を含んでもよい。モジュール１４０は、レンズシステム１３０と、レジスト層１２０を上に有する基板１１０との間の空間に液浸液１５０を供給する液浸液入口である入口１４２などの装置を含んでもよい。モジュール１４０は、パージ用液浸液及びその他のパージ流体を除去する液浸液出口である開口１４４を含んでもよい。液浸液保持モジュール１４０は、電気的に接地するための接地構造１４６を含んでもよい。
【００２４】
液浸液１５０は、水（水溶液又は脱イオン水）、ｎ値が高い流体（ｎは、１．４４よりも高い屈折率である）、又は微量のＨ２ＣＯ３を含む二酸化炭素が溶解された水溶液（炭酸、二酸化炭素溶液又はＣＯ２水）などの導電性液浸液を含んでもよい。導電性流体は、他に緩衝溶液、酸溶液、アルカリ溶液、塩溶液及び界面活性剤を含んでもよい。特に、導電性液浸液は、例えば、マレイン酸エステル（maleate）、リン酸塩（phosphate）、クロロ酢酸（chloroacetate）、ギ酸塩（formate）、安息香酸エステル塩（benzoate）、酢酸塩（acetate）、プロピオン酸塩（propionate）、ピリジン（pyridine）、ピペラジン（piperazine）、ビス−トリス（Bis-tris）、フォスフェート（phospate）、トリス（Tris）、トリシン（tricine）、ビシン（bicine）、エタノールアミン（ethanolamine）、メチルアミン（methylamine）、ピペリジン（piperidine）、リン酸塩（phosphate）、炭酸／重炭酸（cabonic acid/bicabonate）、カルボン酸（carboxylic acid）又はタンパク質（protein）を含んでもよい。界面活性剤は、イオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤は、導電性及び洗浄機能をさらに備えてもよい。
【００２５】
このシステムは、蓄積された電荷を中和及び／又は解放する放電素子をさらに含む。一実施形態において、システム１００は、Ｈ＋、Ａｒ＋、Ｏ２＋、Ｏ−又はＯ３−イオンなど、イオンを照射するイオンシャワー装置１６０を含む。このイオンシャワー装置１６０は、機能を増進させるために、液浸液保持モジュールと一体化したり、システム１００の他のコンポーネントと一体化したりしてもよい。
【００２６】
システム１００は、処理する基板１１０を保持するステージ１７０をさらに含む。ステージ１７０は、レンズシステム１３０に対して基板１１０の固着及び移動を行うことができる。例えば、ステージ１７０は、ウェーハのアライメント、ステップ及び走査の並進変位及び／又は回転変位を行うようにしてもよい。ステージ１７０は、精確な移動に適合する様々な材料を含んでもよい。本発明の一実施形態において、ステージ１７０は、ショット・グラス・テクノロジーズ・インコーポレイテッド（Schott Glass Technologies）のＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）などのガラス−セラミックス複合材料を含んでもよい。システム１００は、イオンシャワー装置１６０の替わりかそれに追加して、ステージ１７０上及び／又はステージ１７０に埋め込まれた導電構造１７２を含んでもよい。例えば、導電構造１７２は、ステージ１７０の様々な表面上に形成された導電性被覆層でもよい。導電性被覆層は、格子状、ストリップ状、平行線、又はその他のパターンなど、様々なジオメトリ及び構成でパターニングされてもよい。ステージ１７０は、ステージ１７０に接続されるか、特にステージ１７０の導電構造１７２に接続された接地構造１６４をさらに含んでもよい。導電性被覆層は、スパッタリング法、プレーティング法又は化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）を含む工程により形成されてもよい。
【００２７】
導電性流体供給システムは、液浸液保持モジュール１４０に接続したり、液浸液保持モジュール１４０と一体化したりして、レンズシステム１３０と基板１１０との間の空間を充填する導電性液浸液を提供してもよい。一実施形態の導電性流体供給システム１８０は、二酸化炭素水などの導電性流体を提供することができるようにする。導電性流体供給システム１８０は、脱イオン水などの液浸液を含む一つ又はそれ以上のタンク１８２を含んでもよい。タンク１８２は、マスターフローコントローラ（Master Flow Controller：ＭＦＣ）かその他適当なバルブを用いた複数のフローコントローラ１８４を介して直列に接続してもよい。追加のフローコントローラ１８４は、脱イオン水源などの液浸液源に接続されたバルブと、液浸液入口１４２に接続された他方のバルブとを含んでもよい。導電性流体供給システム１８０は、二酸化炭素をタンク１８２内の脱イオン水へポンプで供給し、脱イオン水に炭酸を供給する二酸化炭素源１８６をさらに含む。導電性流体供給システム１８０は、特定の導電性流体を提供するように異なるように設計してもよい。また特定の機能を提供するために、ある特徴をさらに加えたり減らしたりしてもよい。導電性流体供給システム１８０は、導電性流体を提供するため、任意に様々なバルブ、流体ライン及び流体制御ポンプを含んでもよい。
【００２８】
液浸リソグラフィシステム１００は、放射線源をさらに含んでもよい。この放射線源は、適当な紫外線（ＵＶ）や極限紫外線（ＥＵＶ）光源でもよい。例えば、放射線源は、波長が４３６ｎｍ（Ｇライン）や３６５ｎｍ（Ｉライン）の水銀ランプ、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のフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ又は波長が１５７ｎｍのフッ素（Ｆ２）エキシマレーザか、好適な波長（約１００ｎｍよりも小さいなど）を有するその他の光源でもよい。放射線源は、電子ビームをさらに含んでもよい。
【００２９】
液浸リソグラフィ工程では、レンズシステム１３０とパターニング層１２０の間にフォトマスク（マスク又はレチクルともいう）を配置してもよい。このマスクは、透明基板及びパターニングされた吸収層を含んでもよい。透明基板は、ホウ珪酸ガラス及びソーダ石灰ガラスなど、比較的欠陥の少ない溶融シリカ（ＳｉＯ２）を用いてもよい。透明基板は、フッ化カルシウム及び／又はその他適当な材料を用いてもよい。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を堆積するか、ＭｏＳｉ、ＺｒＳｉＯ、ＳｉＮ及び／又はＴｉＮからなる無機被膜を堆積するなど、複数の工程と複数の材料を用いて形成してもよい。また光ビームは、吸収領域に照射されるときに部分的か完全に遮断してもよい。また、吸収層をパターニングし、吸収層により吸収されずに光ビームを通過するように、一つ又はそれ以上の開口を設けてもよい。
【００３０】
上述のシステム１００は、液浸リソグラフィパターニング工程において蓄積された電荷を除去することができる。なお複数の特徴は、合わせて用いたり独立して用いたりしてもよい。例えば、導電性流体供給システム１８０を使用し、液浸リソグラフィ工程において、液浸液として導電性流体を提供し、静電気を中和してもよい。或いは、イオンシャワー装置１６０、導電構造１７２及び接地構造１４６、１６４のうちの少なくともいずれか一つを用いて静電気を中和してもよい。また、イオンシャワー装置１６０と導電構造１７２とを組み合わせることにより、静電気（特にステージ１７０の表面上に蓄積された静電気）の除去を効率的に行ってもよい。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態による液浸リソグラフィシステム１００に適用する液浸フォトリソグラフィパターンの方法を示す流れ図である。方法２００は、先ずステップ２０２において、パターニングされる一表面上を被覆するレジスト層を有する基板を準備する。これら基板及びレジスト層は、それぞれ図１に示す基板１１０およびレジスト層１２０と実質上似ている。基板上のレジスト層は、スピンコーティング法などにより形成してもよい。続いて、このレジスト層をベークした後、基板を液浸リソグラフィシステムのステージ上に載置し、レジスト層が上を向いた状態にする。
【００３２】
続いて、ステップ２０４において、基板と液浸リソグラフィシステムの結像レンズとの間に導電性液浸液を充填する。この導電性液浸液は、導電用のイオンを含む。導電性液浸液の導電率は１０−５Ｓ／ｍより高くてもよい。本発明の一実施形態において、導電性液浸液は、二酸化炭素溶液を含む。図１に示す導電性流体供給システム１８０のような構成により、脱イオン水内に二酸化炭素ガスを入れて二酸化炭素溶液を得てもよい。上述の方法及びメカニズムは、低汚染、低コストであり、容易に実施することができる導電性液浸液を提供することができる。また、この導電性液浸液は、緩衝溶液、酸溶液、アルカリ溶液、塩溶液又は界面活性剤を含んでもよい。特に、導電性液浸液は、例えば、マレイン酸エステル、リン酸塩、クロロ酢酸、ギ酸塩、安息香酸エステル塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、ピリジン、ピペラジン、ビス−トリス、フォスフェート、トリス、トリシン、ビシン、エタノールアミン、メチルアミン、ピペリジン、リン酸塩、炭酸／重炭酸、カルボン酸又はタンパク質を含んでもよい。
【００３３】
導電性液浸液は、約１から８．５の間など所定のｐＨ値を有してもよい。露光工程中、導電性液浸液のｐＨ値は、所定のｐＨ値と比べてプラス／マイナス１のｐＨ変化量を有してもよい。ｐＨ値は、導電率が約１０−５Ｓ／ｍよりも高いなど、所定の導電率である約７の値に調整してもよい。例えば、約０．００４４モル濃度の酸成分と０．００５５モル濃度の塩基成分を混合してから純水を加えて１０００ｍｌの０．０１モル濃度のＰＩＰＥＳ緩衝液（ｐＫａ＝７．１）を生成する。上述の工程は、約２５℃で行ってもよい。或いは、約３．０２４ｇのＰＩＰＥＳが無い酸（PIPES free acid）（Ｍｒ＝３０２．４）を約９００ｍｌの純水内に溶解してから、約２５℃でｐＨ値が７まで滴定する。続いて、純水で１０００ｍｌの溶液を生成する。これにより緩衝溶液は、２５℃でｐＨ値が約７となる。
【００３４】
或いは、酸バッファは所定のｐＨ値を有してもよい。例えば、約０．００７３モル濃度の酸成分と０．００２６モル濃度の塩基成分を混合してから純水を加えて１０００ｍｌの０．０１モル濃度のＰＩＰＥＳ緩衝液（ｐＫａ＝７．１）を生成する。上述の工程は、約２５℃で行ってもよい。或いは、約３．０２４ｇのＰＩＰＥＳが無い酸（PIPES free acid）（Ｍｒ＝３０２．４）を約９００ｍｌの純水内に溶解してから、約２５℃でｐＨ６．４９まで滴定する。続いて、純水で１０００ｍｌの溶液を生成する。これにより緩衝溶液は、約２５℃で約６．５のｐＨ値を有する。なお上述の方法により得られる所定のｐＨ値を有する緩衝溶液は、単なる一例である。酸緩衝溶液は、レジストプロファイルの制御や水分残留の汚染の低減など、様々な長所を有する。他の実施形態において、酸バッファはレジスト層の薄層の最表層へ化学増幅を発生させ、薄層の最表層を全面的に除去し、最表層の位置ずれしたレジストプロファイルを除去してもよい。
【００３５】
続いて、方法２００のステップ２０６において、基板上を被覆するレジスト層へ露光工程を行う。露光工程において、紫外線（ＵＶ）や極限紫外線（ＥＵＶ）などの照射エネルギーは、結像レンズシステムと所定のパターンを有するマスクとを直接通過する。照射エネルギーは、基板と結像レンズとの間に充填された導電性液浸液をさらに直接通過する。続いて、照射エネルギーは、基板上を被覆しているレジスト層を通過する。他の実施形態において、照射エネルギーは、基板と結像レンズとの間に充填された脱イオン流体を直接に透過する。また本実施形態は、露光工程を行う前に、脱イオン液浸液により導電性流体を代替してもよい。
【００３６】
さらに方法２００のステップ２０８において、露光工程（露光後ベーク又はＰＥＤともいう）の後にレジスト層をベークする。ＰＥＢは、所定の温度及び時間で行われる。例えば、ＰＥＢは、約８５から１５０℃の間で行われる。
【００３７】
そして方法２００のステップ２１０において、現像液内でレジスト層を現像する。レジスト層がポジ型である場合、レジスト層の露光領域は現像液内で溶解され、レジスト層がネガ型である場合、未露光領域は溶解する。なお特別な応用においては、レジスト材料や液浸リソグラフィシステムに基づき、他の工程を任意に方法２００へ加えてもよい。
【００３８】
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】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態による液浸リソグラフィシステムを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による液浸フォトリソグラフィのパターニング方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００ 液浸リソグラフィシステム
１１０ 基板
１２０ レジスト層
１３０ レンズシステム
１４０ 液浸液保持モジュール
１４２ 液浸液入口
１４４ 液浸液出口
１４６ 接地構造
１５０ 液浸液
１６０ イオンシャワー装置
１６４ 接地構造
１７０ ステージ
１７２ 導電構造
１８０ 導電性流体供給システム
１８２ タンク
１８４ フローコントローラ
１８６ 二酸化炭素源
【図１】
0004642726.tif 000002
【図２】
0004642726.tif 000003