(57)【要約】【課題】液侵露光における液侵液が乾燥した後のウォーターマークの発生を防止すること。【解決手段】本発明は、感光剤の塗布されたウェハＷと露光用のレンズ１０との間に液侵液Ｌを介在させて露光を行う液侵露光装置１において、ウェハＷとレンズ１０との間に液侵液Ｌを介在させる前に、ウェハＷの表面にオゾン水を浸す、もしくはオゾンを照射する、もしくは紫外線を照射する前処理部３０を備えているものである。また、ウェハＷとレンズ１０との周辺を覆うチャンバ２０内に不活性ガスを充填する導入管２１を備えるものでもある。【選択図】図１
2007300042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光装置において、
前記ウェハと前記露光用レンズとの間に前記液侵液を介在させる前に、前記ウェハの表面にオゾン水を浸す前処理手段を備えている
ことを特徴とする液侵露光装置。
【請求項２】
感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光装置において、
前記ウェハと前記露光用レンズとの間に前記液侵液を介在させる前に、前記ウェハの表面にオゾンを照射する前処理手段を備えている
ことを特徴とする液侵露光装置。
【請求項３】
感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光装置において、
前記ウェハと前記露光用レンズとの間に前記液侵液を介在させる前に、前記ウェハの表面に紫外線を照射する前処理手段を備えている
ことを特徴とする液侵露光装置。
【請求項４】
感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光装置において、
前記ウェハと前記露光用レンズとの周辺を覆うチャンバ内に不活性ガスを充填するガス充填手段を備えている
ことを特徴とする液侵露光装置。
【請求項５】
感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光方法において、
前記ウェハと前記露光用レンズとの間に前記液侵液を介在させる前に、前記ウェハの表面にオゾン水を浸す前処理を施す
ことを特徴とする液侵露光方法。
【請求項６】
感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光方法において、
前記ウェハと前記露光用レンズとの間に前記液侵液を介在させる前に、前記ウェハの表面にオゾンを照射する前処理を施す
ことを特徴とする液侵露光方法。
【請求項７】
感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光方法において、
前記ウェハと前記露光用レンズとの間に前記液侵液を介在させる前に、前記ウェハの表面に紫外線を照射する前処理を施す
ことを特徴とする液侵露光方法。
【請求項８】
感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光方法において、
前記ウェハと前記露光用レンズとの周辺を覆うチャンバ内に不活性ガスを充填した状態で前記液侵液を介在させた露光を行う
ことを特徴とする液侵露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光装置および液侵露光方法に関し、特に液侵液が乾燥した際、ウェハの表面にウォーターマークが発生しないようにする液侵露光装置および液侵露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メモリや論理回路などの半導体素子、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）などの撮像素子といった各種デバイスを製造する際に、フォトリソグラフィ技術を用いてマスクに描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等の基板へ転写する縮小投影型露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
この露光装置で転写できる最小のパターン寸法（解像度）は、露光光波長に比例し、投影光学系の開口数（NA）に反比例する。すなわち、高解像度を実現するためには露光光波長を短波長化するか、もしくはNAの大きな投影光学系を設計するとよい。
【０００４】
解像力を向上の歴史はまさにこれに倣った形で展開されてきた。露光光の短波長化はg線(436nm)からi線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)へと推移し、今後は次の光源としてF2(157nm)、あるいはEUV(13.5nm)の実現へ向けて開発が進められている。また、これと並行して投影光学系の高NA化も加速的に進み、現在では0.9を超えるNAを有した露光装置が開発され販売へと至っている。
【０００５】
このような微細化の流れを停滞させることなく継続していくひとつの手段として、ArFレーザを用いた液浸露光の適用が注目されている(例えば、特許文献１参照。)。液浸露光とは、投影光学系とウェハ基板の間を液体で充填することにより、更なる高NA化を実現する方法である。つまり、投影光学系のNAは液体の屈折率をn(n＞1)とすると、NA＝n・sinθであるため、空気の屈折率よりも高い屈折率nの媒質を満たすことにより、NAは「1」を超えるnの領域まで拡張して露光することが可能となる。F2レーザを適用した縮小投影型露光装置にはいくつか解決していない困難な問題があるため、ArFによる液浸がこれに代わる露光方法として有力視されている。これには、半導体製造のために大幅な施設変更をすることなく次世代ＬＳＩへの対応が可能であるという、コストメリットも大きな魅力のひとつである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０３１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、前述の液浸露光装置の実現には多くの課題が存在し、その課題の1つにウォーターマークと呼ばれる、液浸液の不十分な乾燥に起因していると考えられている欠陥がある。この欠陥はドライエッチングの際にマスクとなってしまうことによって正しくエッチングできず、デバイス歩留まりの低下を引き起こす。
【０００８】
ウォーターマークは雰囲気中にあるＯ2がウェハ表面に残ったＳｉを含んだ水滴に溶け、この水滴からＨ2Ｏ2が蒸発してＳｉＯ濃度が高くなって発生するケースと、雰囲気中のＨＦが同様にウェハ表面に残ったＳｉを含んだ水滴に溶け、この水滴からＨ2Ｏ2が蒸発することでＳｉＯxＦyの残留が原因でおこると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光装置において、ウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させる前に、ウェハの表面にオゾン水を浸す、もしくはオゾンを照射する、もしくは紫外線を照射する前処理手段を備えているものである。また、ウェハと露光用レンズとの周辺を覆うチャンバ内に不活性ガスを充填するガス充填手段を備えるものでもある。
【００１０】
また、本発明は、感光剤の塗布されたウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させて露光を行う液侵露光方法において、ウェハと露光用レンズとの間に液侵液を介在させる前に、ウェハの表面にオゾン水を浸す、もしくはオゾンを照射する、もしくは紫外線を照射するといった前処理を施すものである。また、ウェハと露光用レンズとの周辺を覆うチャンバ内に不活性ガスを充填して露光を行うものでもある。
【００１１】
具体的には、液侵露光を行う直前にウェハ表面のレジストまたはトップコートをオゾンまたはオゾン水に接触させる。もしくは紫外線の照射によって空気中の酸素からオゾンを発生させ、ウェハ表面にオゾンを接触させる。また、露光中は装置チャンバ内を不活性ガスで満たすようにする。このような前処理によって感光剤表面の数原子分が酸化して液侵液へのＰＡＧ（光酸発生剤）やクエンチャ等の溶け出しを防止できる。また、チャンバ内に不活性ガスを充填して露光を行うことで、チャンバ内のＯ2濃度を低減できる。これらによって、ウォーターマークの発生原因を抑制できることになる。
【００１２】
ここで、液侵露光を行う際の光源としては、高圧水銀ランプ、あるいはKrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、F2エキシマレーザが用いられる。
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明により、液浸露光装置後のウェハ表面で発生するウォーターマークを代表とする欠陥を抑制することができ、ドライエッチ等での２次的な欠陥の誘発を防ぐことが可能となる。これによって歩留まり改善を含めた品質の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る液侵露光装置の主要部を説明する模式図である。すなわち、本実施形態に係る液侵露光装置１は、ウェハＷを載置するステージＳと、ステージＳ上のウェハ（基板）Ｗの表面（ウェハＷの表面に塗布されたレジスト）に向けて露光パターンに応じた光を集束させるレンズ１０と、ウェハＷとレンズ１０との間に介在させる液侵液Ｌとを備えている。
【００１５】
この液侵露光装置１では、レンズ１０すなわち投影光学系のNAが、媒質の屈折率をn(n＞1)とした場合にNA＝n・sinθとなることから、空気の屈折率よりも高い屈折率nの媒質（ここでは液侵液Ｌ）で満たすことにより、「１」を超えるnの領域までNAを拡張して露光できるものである。
【００１６】
露光を行うには、レンズ１０とウェハＷとの間に液侵液Ｌを送り込み、レンズ１０から出射される光（例えば、ArFレーザ）を液侵液Ｌを介してウェハＷに到達させる。１ショットの露光が終了したら、ステージＳを移動させて次のショットを実行する。その間、液侵液Ｌは順次供給されるとともに、外部へ飛散しないよう回収される。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態では、液侵露光を行うに先立ち、ウェハ表面に前処理を施す点に特徴がある。この前処理としては、ウェハへのオゾン照射、オゾン水によるプリウェット処理、紫外線の照射が挙げられる。
【００１８】
図２は、前処理部を備えた液侵露光装置を説明する模式図である。すなわち、先に説明したレンズ１０およびステージＳから成る主要部はチャンバ２０内に設けられており、液侵露光を行う際にはこのチャンバ２０内のステージＳにウェハＷを搬入して行うことになる。本実施形態では、このチャンバ２０で露光を行うに先立ち、ウェハＷに対して所定の前処理を実行する前処理部３０を備えている。
【００１９】
図２に示す例では、前処理部３０とチャンバ２０とが隣接して配置されているが、所定の搬送系を介して離れて配置されていても、またチャンバ２０と前処理部３０とが連結して一体構造となっていてもよい。なお、前処理部３０とチャンバ２０との間には開閉可能なシャッタを設けておき、ウェハＷの搬送時以外はシャッタを閉じて、処理中に空間を分離できるようにしておく。
【００２０】
この前処理部３０の内部には、ウェハＷへオゾンを照射できる構成や、オゾン水によるプリウェット処理を施す構成や、紫外線を照射できる構成が設けられている。これらの構成は、いずれか１つでも、複数設けられていてもよい。
【００２１】
この液侵露光装置によって液侵露光を行うには、先ず、所定のウェハＷに所望するフォトレジストとトップコートとをスピンオフによって塗布し、ベークして成膜した後、液浸露光装置１に搬送する。そして、前処理部３０にウェハＷを搬入してオゾン水でプリウェット処理を施す。この時のプリウェット時間はウェハＷのレジスト膜表面における１〜数原子層のみを酸化させる程度にする。なお、前処理部３０でオゾン照射する場合も同じ、レジスト膜表面における１〜数原子層のみを酸化させる程度に照射する。また、前処理部３０で紫外線を照射する場合も、極微量の紫外線照射とする。いずれにおいても、レジスト（もしくはトップコート）表面が酸化することで、後の液侵液Ｌとの接触でウェハＷの材料（例えば、Ｓｉ）が液侵液Ｌに溶け出すことを防止できるようになる。
【００２２】
前処理を行った後は、ウェハＷをチャンバ２０内のステージＳに搬送し、レンズ１０とウェハＷとの間に液侵液Ｌを介在させた状態で所定の露光条件にて液浸露光を実施する。ここでウェハＷ上のレジストと液侵液Ｌとが接触しても、液侵液Ｌにウェハ材料が溶け出さないため、露光後に液侵液Ｌを乾燥させる際にはウェハＷの表面に残留物が発生しない。したがって、この残留物によるウォーターマークの発生を抑制することが可能となる。
【００２３】
図３は、第１実施形態での露光方法の手順を示すフローチャートである。すなわち、ウェハＷにフォトレジストとトップコートとを塗布した状態で液侵露光装置内に搬入し、オゾンによるウェハ表面のレジスト改善処理（前処理）を行う（ステップＳ１）。次いで、前処理を施したウェハをチャンバ内のステージに搬送し、液侵露光を実施する（ステップＳ２）。ウェハの表面がオゾンによって改善されていることから、液侵露光後に液侵液を乾燥させてもウェハ表面にウォーターマークが残らないことになる。
【００２４】
（第２実施形態）
第２実施形態では、液侵露光を行う際にチャンバ内を不活性ガスで満たしておく点に特徴がある。すなわち、第２実施形態を実現するため、図２に示す液侵露光装置１において、レンズ１０およびステージＳを囲むチャンバ２０に不活性ガス（例えば、窒素ガス）を送り込む導入管２１が設けられている。この導入管２１から不活性ガスを送り込み、チャンバ２０内に充填させて状態で液侵露光を行うようにする。これにより、チャンバ２０内のＯ2濃度を低下させ、ウェハ乾燥後のウォーターマークの発生を防止する。
【００２５】
つまり、ウォーターマークはチャンバ雰囲気中にあるＯ2がウェハ表面に残ったＳｉを含んだ液侵液Ｌの水滴に溶け、この水滴からＨ2Ｏ2が蒸発してＳｉＯ濃度が高くなって発生するケースと、雰囲気中のＨＦが同様にウェハ表面に残ったＳｉを含んだ水滴に溶け、この水滴からＨ2Ｏ2が蒸発することでＳｉＯxＦyが残留するケースとが考えられる。したがって、チャンバ２０の雰囲気を不活性ガスで満たすことによって、ウォーターマーク発生の原因を根絶することができる。
【００２６】
この液侵露光装置によって液侵露光を行うには、先ず、所定のウェハＷに所望するフォトレジストとトップコートとをスピンオフによって塗布し、ベークして成膜した後、液浸露光装置１に搬送する。そして、必要に応じて先に説明した前処理を行った後、チャンバ２０内のステージＳにウェハＷを搬入する。そして、前処理部３０との間のシャッタを閉じた状態で導入管２１から不活性ガスを送り込む。チャンバ２０内が不活性ガスで満たされた後、レンズ１０とウェハＷとの間に液侵液Ｌを介在させた状態で所定の露光条件にて液浸露光を実施する。
【００２７】
このような露光によって、Ｏ2の液侵液Ｌへの溶け込みを防止して液侵液Ｌの乾燥後のウォーターマークの発生を防止することが可能となる。
【００２８】
図４は、第２実施形態での露光方法の手順を示すフローチャートである。すなわち、ウェハＷにフォトレジストとトップコートとを塗布した状態で液侵露光装置内に搬入し、チャンバ内にセットする（ステップＳ１１）。次いで、チャンバ内に不活性ガスを送り込み、チャンバ内に充填する（ステップＳ１２）。その後、この状態で液侵露光を実施する（ステップＳ１３）。液侵露光時に雰囲気が不活性ガスとなっていることから、液侵液内にＯ2が溶け込まず、液侵露光後に液侵液を乾燥させてもウェハ表面にウォーターマークが残らないことになる。
【００２９】
なお、第１実施形態に係る前処理と第２実施形態に係るチャンバ内の不活性ガス充填とは両方行っても、いずれか一方を行ってもよいが、両方を行う方がウォーターマーク防止の効果は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態に係る液侵露光装置の主要部を説明する模式図である。
【図２】本実施形態に係る液侵露光装置を説明する模式図である。
【図３】第１実施形態の液侵露光方法を説明するフローチャートである。
【図４】第２実施形態の液侵露光方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１…液侵露光装置、１０…レンズ、２０…チャンバ、２１…導入管、３０…前処理部、Ｌ…液侵液、Ｓ…ステージ、Ｗ…ウェハ
【図１】
2007300042.tif 000003
【図２】
2007300042.tif 000004
【図３】
2007300042.tif 000005
【図４】
2007300042.tif 000006