(57)【要約】  【課題】  液浸リソグラフィにより得られるレジストパターンの形状を良好にできるようにする。  【解決手段】  半導体製造装置は、レジスト膜が形成されたウェハ２０を保持する可動ステージ３６の上に配される液体２５を供給する液体供給部４５と、レジスト膜の上に液体２５を配した状態で、該レジスト膜にマスク３２を介した露光光を照射する露光部３４と、液体２５に含まれる気体を液体２５から脱気する脱気部４０とを有している。これにより、レジスト膜の上には、脱気部４０により脱気された液体２５が配されるため、液体２５に含まれる泡や、露光時に生じる泡を除去することができるので、回折異常等の露光異常を防止することができ、その結果、良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。【選択図】      図１
2005327975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト膜が形成された基板を載置するステージの上に配される液体を供給する液体供給部と、
前記レジスト膜の上に前記液体を配した状態で、前記レジスト膜にマスクを介した露光光を照射する露光部と、
前記液体に含まれる気体を前記液体から除去する脱気部とを備え、
前記脱気部は、前記液体を前記液体供給部から供給され、前記液体を脱気する脱気部本体と、前記レジスト膜の上に配された前記液体を前記脱気部本体に回収する回収路と、脱気された前記液体を前記レジスト膜の上に供給する供給路とを有していることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
レジスト膜が形成された基板を載置するステージの上に配される液体を供給する液体供給部と、
前記レジスト膜の上に前記液体を配した状態で、前記レジスト膜にマスクを介した露光光を照射する露光部と、
前記液体に含まれる気体を前記液体から除去する脱気部とを備え、
前記脱気部は、前記液体供給部によって前記ステージ上に配された前記液体の脱気を行なうことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
ステージ上に載置され且つレジスト膜が形成された基板における前記レジスト膜の上に液体を配した状態で前記レジスト膜にマスクを介した露光光を照射する露光部と、
前記レジスト膜と前記露光部との間に前記液体を供給する液体供給部と、
前記レジスト膜の上に配された前記液体を回収する液体回収部と、
前記液体供給部による液体供給動作及び前記液体回収部による液体回収動作と、前記ステージの動作とを制御する制御部とを備えていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記レジスト膜の上における前記液体供給動作及び前記液体回収動作によって生じる前記液体の流速及びその方向と、前記ステージの移動速度及びその方向とが同程度となるようにように、前記液体供給動作及び前記液体回収動作を制御し且つ前記ステージの動作を調整をすることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記回収路によって前記脱気部本体に回収された前記液体は、前記脱気部本体において脱気され、前記供給路によって前記レジスト膜の上に供給されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記液体回収部と前記液体供給部とは互いに接続されており、前記液体回収部によって回収された前記液体は、前記液体供給部に流通することを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記液体は水又はパーフルオロポリエーテルであることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光、Ｋｒ2 レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ2 レーザ光又はＸｅ2 レーザ光であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に液体を配した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記パターン露光を行なう工程は、前記レジスト膜の上に配した前記液体を脱気する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１０】
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜が形成された前記基板をステージの上に載置した後、前記レジスト膜の上に液体を配した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記パターン露光を行なう工程は、前記レジスト膜の上における前記液体の流速及びその方向と、前記ステージの移動速度及びその方向とが同程度となるように、前記液体を前記レジスト膜の上に供給し且つ前記レジスト膜の上から回収する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１１】
回収された前記液体を脱気した後、脱気された前記液体を前記レジスト膜の上に供給する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記液体は水又はパーフルオロポリエーテルであることを特徴とする請求項９〜１１のうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光、Ｋｒ2 レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ2 レーザ光又はＸｅ2 レーザ光であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造プロセス等において用いられる半導体製造装置及びそれを用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術の開発の加速が望まれている。現在のところ、露光光としては、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザ等を用いる光リソグラフィによりパターン形成が行なわれていると共に、より短波長であるＦ2 レーザの使用も検討されているが、露光装置及びレジスト材料における課題が未だ多く残されているため、より短波長の露光光を用いる光リソグラフィの実用化の時期は未だ先となっている。
【０００３】
このような状況から、最近従来の露光光を用いてパターンの一層の微細化を進めるべく、液浸リソグラフィ（immersion lithography）法が提案されている（非特許文献１を参照。）。
【０００４】
この液浸リソグラフィ法によれば、露光装置内における投影レンズとウエハ上のレジスト膜との間の領域が屈折率がｎである液体で満たされることになるため、露光装置のＮＡ（開口数）の値がｎ・ＮＡとなるので、レジスト膜の解像性が向上する。
【０００５】
以下、従来の液浸リソグラフィを用いるパターン形成方法について図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照しながら説明する。
【０００６】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【０００７】
ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図６（ａ）に示すように、基板１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２を形成する。
【０００８】
次に、図６（ｂ）に示すように、レジスト膜２の上に液体（水）３を配して、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４をマスク５を介してレジスト膜２に照射してパターン露光を行なう。
【０００９】
次に、図６（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２に対して、ホットプレートにより１００℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図６（ｄ）に示すように、レジスト膜２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン２ａを得られる。
【非特許文献１】M. Switkes and M. Rothschild, "Immersion lithography at 157 nm", J. Vac. Sci. Technol., B19, P.2353 (2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、図６（ｄ）に示すように、従来の液浸リソグラフィを用いたパターン形成方法により得られるレジストパターン２ａのパターン形状は不良であった。
【００１１】
本願発明者らは、液浸リソグラフィにより得られるレジストパターンの形状が不良となる原因について種々の検討を重ねた結果、露光装置に設けられたウェハを保持する可動ステージが移動する際等に液体３に微細な泡が発生し、発生した泡が投影レンズの収差や回折の異常をもたらすことを確認している。特に、ウェハ上に液体を液盛りで配した状態で可動ステージを移動させると、ウェハの端部と液体との境界部分から液体に空気が泡状に巻き込まれることをも確認している。
【００１２】
従って、このような微細な泡を含んだ液体を介して行なった露光によってレジストパターンの形状が不良となり、不良な形状のレジストパターンを用いてエッチングを行なうと、被エッチング膜に得られるパターンの形状も不良となってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が生じる。
【００１３】
前記に鑑み、本発明は、液浸リソグラフィにより得られるレジストパターンの形状を良好にできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するため、本発明は、液浸リソグラフィ法を用いる半導体製造装置及びそれを用いたパターン形成方法において、露光時にレジスト膜の上に配される液体に含まれる気体を脱気する構成とする。
【００１５】
具体的に、本発明に係る第１の半導体製造装置は、レジスト膜が形成された基板を載置するステージの上に配される液体を供給する液体供給部と、レジスト膜の上に液体を配した状態で、レジスト膜にマスクを介した露光光を照射する露光部と、液体に含まれる気体を液体から除去する脱気部とを備え、脱気部は、液体を液体供給部から供給され、液体を脱気する脱気部本体と、レジスト膜の上に配された液体を脱気部本体に回収する回収路と、脱気された液体をレジスト膜の上に供給する供給路とを有していることを特徴とする。
【００１６】
第１の半導体製造装置によると、レジスト膜の上には脱気部により脱気された液体が配されるため、露光中の液体に泡が含まれていないので、良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【００１７】
本発明に係る第２の半導体製造装置は、レジスト膜が形成された基板を載置するステージの上に配される液体を供給する液体供給部と、レジスト膜の上に液体を配した状態で、レジスト膜にマスクを介した露光光を照射する露光部と、液体に含まれる気体を液体から除去する脱気部とを備え、脱気部は、液体供給部によってステージ上に配された液体の脱気を行なうことを特徴とする。
【００１８】
第２の半導体製造装置によると、ステージ上に配された液体は脱気部により脱気されるため、レジスト膜の上には脱気された液体が配されるので、露光中の液体には泡が含まれておらず、その結果、良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【００１９】
本発明に係る第３の半導体製造装置は、ステージ上に載置され且つレジスト膜が形成された基板におけるレジスト膜の上に液体を配した状態でレジスト膜にマスクを介した露光光を照射する露光部と、レジスト膜と露光部との間に液体を供給する液体供給部と、レジスト膜の上に配された液体を回収する液体回収部と、液体供給部による液体供給動作及び液体回収部による液体回収動作とステージの動作とを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
第３の半導体製造装置によると、液体供給部による液体供給動作及び液体回収部による液体回収動作とステージの動作とを制御する制御部とを備えているため、該制御部が、ステージ上における液体の流速及びその方向と、ステージの移動速度及びその方向とを適当に調整すると、ステージの移動時に、ステージ上の液体が基板の端部から空気を巻き込むことがなくなるので、泡の発生がなくなり、その結果、良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【００２１】
第３の半導体製造装置において、制御部は、レジスト膜の上における液体供給動作及び液体回収動作によって生じる液体の流速及びその方向と、ステージの移動速度及びその方向とが同程度となるようにように、液体供給動作及び液体回収動作を制御し且つステージの動作を調整をすることが好ましい。
【００２２】
第１の半導体製造装置において、回収路によって脱気部本体に回収された液体は、脱気部本体において脱気され、供給路によってレジスト膜の上に供給されることが好ましい。
【００２３】
また、第３の半導体製造装置において、液体回収部と液体供給部とは互いに接続されており、液体回収部によって回収された液体は、液体供給部に流通することが好ましい。このようにすると、液体に要するコストを低減でき、また液体を安定して供給することができる。
【００２４】
本発明に係る第１のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の上に液体を配した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備え、パターン露光を行なう工程は、レジスト膜の上に配した液体を脱気する工程を含むことを特徴とする。
【００２５】
第１のパターン形成方法によると、パターン露光を行なう工程は、レジスト膜の上に配した液体を脱気する工程を含むため、レジスト膜の上に配された液体は常に脱気されているので、露光中の液体に生じる泡がなくなり、その結果、良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【００２６】
本発明に係る第２のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜が形成された基板をステージの上に載置した後、レジスト膜の上に液体を配した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備え、パターン露光を行なう工程は、レジスト膜の上における液体の流速及びその方向と、ステージの移動速度及びその方向とが同程度となるように、液体をレジスト膜の上に供給し且つレジスト膜の上から回収する工程を含むことを特徴とする。
【００２７】
第２のパターン形成方法によると、パターン露光を行なう工程において、ステージ上における液体の流速及びその方向と、ステージの移動速度及びその方向とが同程度となるように、液体をレジスト膜の上に供給し且つレジスト膜の上から回収するため、ステージの移動時に、ステージ上の液体が基板の端部から空気を巻き込むことがなくなるので、泡の発生がなくなり、その結果、良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【００２８】
第１又は第２のパターン形成方法は、パターン露光を行なう工程よりも後に、液体を回収して再利用する工程をさらに備えていることが好ましい。
【００２９】
本発明に係る半導体製造装置及びパターン形成方法において、液体には水又はパーフルオロポリエーテルを用いることができる。
【００３０】
また、本発明に係る半導体製造装置及びパターン形成方法において、露光光には、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光、Ｋｒ2 レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ2 レーザ光又はＸｅ2 レーザ光を用いることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る半導体製造装置及びそれを用いたパターン形成方法によると、レジスト膜の上に配する液体に生じる泡がなくなるため、フォーカス不良等の露光異常を防止することができるので、良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図１は本発明の第１の実施形態に係る液浸リソグラフィによるパターン形成方法を実現する半導体製造装置の要部の断面構成を模式的に示している。
【００３４】
図１に示すように、第１の実施形態に係る半導体製造装置は、チャンバー１０内に設けられ、ウェハ２０の主面上に塗布されたレジスト膜（図示せず）に設計パターンを露光する光源である光学系３０と、露光時にウェハ２０のレジスト膜の上に露光光の開口数値を上げるために配される液体２５に対して脱気（脱泡）を行なう脱気部４０と、該脱気部４０に液体２５を供給する液体供給部４５とを有している。
【００３５】
光学系３０の下方には、レジスト膜に転写される設計パターンを有するマスク（レチクル）３２を通って入射される光学系３０からの露光光を液体２５を介してレジスト膜に投影する露光部（投影レンズ）３４と、ウェハ２０を保持する可動ステージ３６とが配置されている。露光部３４は、露光時にはウェハ２０のレジスト膜上に可動ステージ３６（ウェハ２０）を覆うように配された液体２５の液面と接するように保持される。また、可動ステージ３６は、定盤３８の上に露光部３４に対して可動に保持される。
【００３６】
脱気部４０は、液体２５を脱気する脱気部本体４１と、可動ステージ３６の上に配された液体２５を脱気部本体４１に回収する回収路４２と、脱気された液体２５を可動ステージ３６の上に供給する供給路４３とから構成されている。
【００３７】
脱気部本体４１に回収され且つ脱気された液体２５は、再度可動ステージ３６上に配され、次の露光に使用される。ここで、脱気部本体４１は、可動ステージ３６上の液体２５の全部を回収しなくてもよく、回収した液体２５の一部と液体供給部４５から新たに供給された液体２５とを混合して、脱気部本体４１で混合した液体２５を脱気した後、再度可動ステージ３６上に配してもよい。
【００３８】
なお、脱気部本体４１の構成には、窒素溶解方式、例えばフィルターの目のサイズが０．１μｍ程度のアモルファスフルオロポリマー等の膜を用いる気液分離膜方式、加熱脱気泡、真空脱気法、窒素ガスバブリング法、膜脱気法、還元剤添加法又は触媒樹脂による還元法等、その他の公知技術を用いることができる。
【００３９】
以下、図１に示した半導体製造装置を用いたパターン形成方法について図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照しながら説明する。
【００４０】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００４１】
ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図２（ａ）に示すように、基板２０の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２１を形成する。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜２１と投影レンズ３４との間に、水よりなる液体２５を配して、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３５をマスク（図示せず）を介してレジスト膜２１に照射してパターン露光を行なう。ここで、液体２５は、図１に示すように、レジスト膜２１上に配された露光中に、脱気部４０の回収路４２を介して脱気部本体４１において脱気され、その後、脱気された液体２５は供給路４３を介して可動ステージ３６上に戻される。
【００４３】
次に、図２（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２１に対して、ホットプレートにより１００℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図２（ｄ）に示すように、レジスト膜２１の未露光部よりなり、０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン２１ａを得る。
【００４４】
このように、第１の実施形態に係るパターン形成方法によると、パターン露光時に、レジスト膜２１上に配される液体２５を脱気（脱泡）するため、可動ステージ３６の移動により液体２５中に泡が発生したとしても、発生した泡が除去される。その結果、液体２５を通過する際に泡によって生じる露光光３５の収差又は回折の異常がなくなるため、フォーカス不良等の露光異常が防止されて、レジスト膜２１から良好な形状を有するレジストパターン２１ａを得ることができる。
【００４５】
ところで、本願発明者らは、液体２５に対してレーザスキャンにより測定したところ、例えば、１００ｍｌの液体２５に、径が０．１μｍ以上の泡が３０個程度以下であれば、光の回折に影響を与えないことを確認している。従って、図２（ｂ）に示す露光工程において、液体２５に対する脱気処理は常時行なってもよく、また、上記の条件を満たす範囲で適宜行なってもよい。
【００４６】
（第１の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図３は本発明の第１の実施形態の一変形例に係る液浸リソグラフィによるパターン形成方法を実現する半導体製造装置の要部の断面構成を模式的に示している。図３において、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４８】
図３に示すように、本変形例に係る半導体製造装置は、ウェハ２０の上に配される液体２５は液体供給部４５から直接に供給され、ウェハ２０の上に配された液体２５は露光中に脱気部４０によって脱気される構成を採る。なお、液体供給部４５から供給される液体２５は、あらかじめ脱気されていてもよく、また、あらかじめ脱気されていなくてもよい。さらに、脱気処理は、露光中に常時行なう必要はなく、液体２５中に泡が生じた時等に適宜行なってもよい。
【００４９】
また、他の変形例として、露光時に使用した液体２５を脱気部４０に回収して脱気し、その後、脱気された液体２５を再度ウェハ２０上に供給する構成としてもよい。
【００５０】
このように、本変形例によると、パターン露光時に、レジスト膜上に配された液体２５を常時又は適宜脱気（脱泡）するため、可動ステージ３６の移動により液体２５中に泡が発生したとしても、発生した泡が除去される。その結果、液体２５を通過する際に泡によって生じる露光光の収差又は回折の異常がなくなるため、フォーカス不良等の露光異常が防止されて、レジスト膜から良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５２】
図４は本発明の第２の実施形態に係る液浸リソグラフィによるパターン形成方法を実現する半導体製造装置の要部の断面構成を模式的に示している。図４において、図１に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５３】
図４に示すように、第２の実施形態に係る半導体製造装置は、露光光の開口数値を高くする液体を、第１の実施形態及びその変形例のようにウェハ２０の全体を浸す液貯め方式に代えて、ウェハ２０の主面上に部分的にすなわち水滴状に配する構成とする。
【００５４】
この水滴方式において、本実施形態に係る発明は、可動ステージ３６の移動中に水滴状の液体２５における流速を、液体２５中に空気が巻き込まれない程度の流速で流す構成とする。すなわち、可動ステージ３６の定盤３８に対する移動速度Ｖ1 と、ウェハ２０（レジスト膜）と露光部３４との間に配される液体２５の定盤３８に対する流速Ｖ2 とをほぼ等しくなるように設定する。これにより、ウェハ２０と液体２５との相対速度はほぼ０となるため、ウェハ２０の端部から液体２５への空気の巻き込みを防止することができる。
【００５５】
具体的には、あらかじめ脱気された液体２５を供給用ノズル５１を介してウェハ２０上に配する液体供給部５０と、ウェハ２０上に配された液体２５を回収用ノズル５２を介して回収する液体回収部５３と、液体供給部５０、液体回収部５３及び可動ステージ３６の各動作を制御する制御装置５４とを有している。
【００５６】
制御装置５４は、液体供給部５０及び液体回収部５３に対してウェハ２０上の液体２５の流速Ｖ2 及び流れの方向と、可動ステージ３６の移動速度Ｖ1 及び移動の方向を互いに同期させる。例えば、供給用ノズル５１及び回収用ノズル５２以外にも、供給用ノズル及び回収用ノズルを設けておき、可動ステージ３６の移動方向が変化した場合には、制御装置５４は、可動ステージ３６の移動が変化した方向に液体２５が流れるように、複数の供給用ノズル及び複数の回収用ノズルのなかから適当に選択するという構成を用いてもよい。
【００５７】
このように、第２の実施形態においては、可動ステージ３６が移動する速度Ｖ1 及び方向と、ウェハ２０上の液体２５の流速Ｖ2 及び流れの方向とをほぼ一致させるため、液体２５と可動ステージ３６との界面から空気が巻き込まれることを防止することができる。
【００５８】
ところで、本願発明者らは、可動ステージ３６の速度Ｖ1 を、例えば１００ｍｍ／ｓ〜１０００ｍｍ／ｓの場合には、液体の流速Ｖ2 の速度Ｖ1 に対する差が±１０％以内であれば、液体１００ｍｌ中に含まれる径が０．１μｍ以上の泡は３０個程度以下となることを確認している。
【００５９】
以下、図４に示した半導体製造装置を用いたパターン形成方法について図５（ａ）〜図５（ｄ）を参照しながら説明する。
【００６０】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００６１】
ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図５（ａ）に示すように、基板２０の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２１を形成する。
【００６２】
次に、図５（ｂ）に示すように、レジスト膜２１と投影レンズ３４との間に、水よりなる液体２５を、可動ステージ３６の移動速度Ｖ1 に対して±１０％以内の速度差で同期した流速Ｖ2 で供給し且つ回収する。この状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３５をマスク（図示せず）及び液体２５を介してレジスト膜２１に照射してパターン露光を行なう。ここで、液体２５は、図４に示すように、レジスト膜２１上に配された露光中にも、脱気部４０において常時又は適宜脱気される。
【００６３】
次に、図５（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２１に対して、ホットプレートにより１００℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図５（ｄ）に示すように、レジスト膜２１の未露光部よりなり、０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン２１ａを得る。
【００６４】
また、他の変形例として、液体回収部５３によって回収した液体２５を液体供給部５０に移送（環流）し、移送された液体２５をウエハ２０の上に再度供給する構成としてもよい。このようにすると、液浸用の液体２５を繰り返し再利用できるため、コストの削減と排出物の削減とに有効である。
【００６５】
このように、第２の実施形態に係るパターン形成方法によると、パターン露光時に、レジスト膜２１上に配され、あらかじめ脱気された液体２５の流速Ｖ2 を可動ステージの移動速度Ｖ1 に対してほぼ同期（例えば±１０％以内の速度差で同期）させるため、可動ステージ３６が移動しても液体２５中に泡が発生しなくなる。その結果、液体２５を通過する際に泡によって生じる露光光３５の収差又は回折の異常がなくなるため、フォーカス不良等の露光異常が防止されて、レジスト膜２１から良好な形状を有するレジストパターン２１ａを得ることができる。
【００６６】
なお、第１の実施形態及びその変形例並びに第２の実施形態において、露光光３５の開口数値を高くする液体２５に水を用いたが、水に代えてパーフルオロポリエーテルを用いることができる。
【００６７】
また、露光光３５には、ＡｒＦエキシマレーザを用いたが、これに代えて、ＫｒＦエキシマレーザ、Ｆ2 レーザ、Ｋｒ2 レーザ、ＡｒＫｒレーザ、Ａｒ2 レーザ又はＸｅ2 レーザを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る半導体製造装置及びパターン形成方法は、液浸リソグラフィに用いる液体において、露光時の液体中の泡を除去することができるため、露光異常を防止することができるので、良好な形状のレジストパターンを得ることができ、液浸リソグラフィ法を用いる半導体製造装置及びパターン形成方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置を用いたパターン形成方法を示す工程順の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の一変形例に係る半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置を用いたパターン形成方法を示す工程順の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は従来のパターン形成方法を示す工程順の断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０    チャンバー
２０    ウェハ（基板）
２１    レジスト膜
２１ａ  レジストパターン
２５    液体
３０    光学系
３２    マスク
３４    露光部（投影レンズ）
３５    露光光
３６    可動ステージ
３８    定盤
４０    脱気部
４１    脱気部本体
４２    回収路
４３    供給路
４５    液体供給部
５０    液体供給部
５１    供給用ノズル
５２    回収用ノズル
５３    液体回収部
５４    制御装置
【図１】
2005327975.tif 000003
【図２】
2005327975.tif 000004
【図３】
2005327975.tif 000005
【図４】
2005327975.tif 000006
【図５】
2005327975.tif 000007
【図６】
2005327975.tif 000008