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JP4308638B2 - The pattern forming method - Google Patents
JP4308638B2
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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露光装置及びそれを用いたパターン形成方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and a pattern forming method using the same for use in fabrication process or the like of the semiconductor device.
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。 In the immersion lithography, a region between the resist film on the projection lens and the wafer in an exposure system is to be filled with a liquid having a refractive index of n, an exposure apparatus NA (numerical aperture) since the value is n · NA, it improves the resolution of the resist film.
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ Trifluoride loss Gandolfo triflate (acid-generating agent) ........................... 0.06g
次に、図７（ｂ）に示すように、レジスト膜２の上に液浸溶液（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。 Next, as shown in FIG. 7 (b), by arranging the immersion liquid (water) 3 on the resist film 2, NA is the mask 5 with exposing light 4 of ArF excimer laser with 0.68 through pattern exposure is carried out by irradiating the resist film 2.
次に、図７（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１１０℃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（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図７（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。 Next, as shown in FIG. 7 (c), the resist film 2 is baked, after heating for 60 seconds at a temperature of 110 ° C. with a hot plate, 2.38 wt% of tetramethylammonium hydroxide When performing development by Kisaido developer (alkaline developer), as shown in FIG. 7 (d), the resulting resist pattern 2a having a line width of 0.09μm made of an unexposed portion of the resist film 2.
ところが、図７（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。 However, as shown in FIG. 7 (d), the pattern shape of the resist pattern 2a obtained by the pattern forming method using the conventional immersion lithography was poor.
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を検討した結果、以下のような結論を得ている。 The present inventors have made study the cause of the shape of the resist pattern formed by the conventional immersion lithography is in a defective, and concluded as follows. すなわち、パターン露光に用いるＡｒＦエキシマレーザ光はその波長が１９３ｎｍと短く且つ光のエネルギーが高い。 That, ArF excimer laser beam used in the pattern exposure is high energy short and light whose wavelength and 193 nm. その結果、液浸溶液３を介してレジスト膜２にパターン露光を行なうと、液浸溶液３における露光光の照射部分は、光のエネルギーを受けてその溶液の温度が上昇する。 As a result, when performing pattern exposure to the resist film 2 through the immersion liquid 3, the irradiated portion of the exposure light in the immersion liquid 3, the temperature of the solution is increased by receiving light energy. このとき、液浸溶液における露光光の照射部分とマスクされた非照射部分とでは、溶液が受ける光のエネルギーの量が大きく異なるため、液浸溶液３中の温度分布にばらつきが生じる。 At this time, in the irradiated portion and the masked non-irradiated portion of the exposure light in the immersion liquid, the amount of energy of light solution is subjected are greatly different, variations in the temperature distribution in the immersion liquid 3. 液浸溶液３に温度分布のばらつきが生じると、液浸溶液３が持つ光の屈折率ｎの値も局所的に変動する。 When variation in the temperature distribution in the immersion liquid 3 is generated, even locally varying value of the refractive index n of the light having the immersion liquid 3. その結果、この液浸溶液３の屈折率ｎが局所的に変動する（ばらつきが発生する）。 As a result, the refractive index n of the immersion liquid 3 is (variation occurs) varies locally. すなわち、露光時の開口数の値（ｎ・ＮＡ）が露光領域内において変動するため、パターン露光時にレジスト膜２に対するフォーカス不良が発生するというものである。 That is, since the exposure time of the numerical aperture value (n · NA) varies in the exposure region, is that focusing failure occurs with respect to the resist film 2 during pattern exposure.
このように形状が不良なレジストパターンを用いて被処理膜に対してエッチングを行なうと、得られるパターンの形状も不良になってしまうため、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発生する。 With such shape for etching a target film using a defective resist pattern, since it becomes defective the shape of the obtained pattern, the productivity and the yield in the fabrication process of the semiconductor device is reduced a problem that put away occurs.
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することを目的とする。 In view of the foregoing, the present invention aims to improve the shape of the resist pattern formed by the conventional immersion lithography.
本願発明者らは、上記の検討結果から、露光中の液浸溶液を流動状態におくことにより、露光光によって液浸溶液に生じる温度分布のばらつきを防止できるという知見を得ている。 The present inventors, from the above examination results, by placing the immersion liquid during exposure in a fluid state, and obtained a finding that can prevent variations in the temperature distribution caused in the immersion liquid by exposure light. 本発明は、前記の知見に基づいてなされ、露光中の液浸溶液を流動させることにより、液浸溶液に生じる温度分布のばらつきを防止するものであって、具体的には以下の方法によって実現される。 The present invention is implemented made based on the finding, by flowing the immersion liquid during exposure, there is to prevent the variation in the temperature distribution caused in the immersion solution, in particular by the following method It is.
本発明に係る第１の露光装置は、基板上に形成されたレジスト膜の上に液浸溶液を供給する溶液供給部と、レジスト膜の上に液浸溶液を配した状態で、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を備え、溶液供給部は、露光中に液浸溶液を循環する溶液循環手段を有していることを特徴とする。 First exposure apparatus according to the present invention includes a solution supply unit for supplying immersion liquid on the resist film formed on a substrate, in a state which arranged immersion liquid on the resist film, the resist film and a exposure unit that irradiates the exposure light through the mask, the solution supply unit is characterized in that it has a solution circulating means for circulating the immersion liquid during exposure.
第１の露光装置によると、レジスト膜上に液浸溶液を供給する溶液供給部が露光中に液浸溶液を循環するため、露光中の液浸溶液における露光光の照射部分と非照射部分とに生じる温度分布のばらつきが解消されて、液浸溶液の温度が均一化される。 According to a first exposure apparatus, since the solution supply unit for supplying immersion liquid on the resist film is circulated immersion liquid during exposure, the irradiated and non-irradiated portions of the exposure light in the immersion liquid during exposure variation in the temperature distribution caused in is eliminated, the temperature of the immersion solution is made uniform. この液浸溶液の温度の均一化により、液浸溶液における屈折率のばらつきがなくなるので、フォーカス不良等の露光異常を防止することができるようになり、その結果、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良好となる。 The uniformity of the temperature of the immersion liquid, variation in the refractive index in the immersion liquid is eliminated, it becomes possible to prevent abnormal exposure such as a focus defect, the resist pattern as a result, obtained by immersion lithography It becomes good shape of.
本発明に係る第２の露光装置は、基板上に形成されたレジスト膜の上に液浸溶液を供給する溶液供給部と、レジスト膜の上に液浸溶液を配した状態で、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を備え、溶液供給部は、液浸溶液を攪拌する溶液攪拌手段を有していることを特徴とする。 Second exposure apparatus according to the present invention includes a solution supply unit for supplying immersion liquid on the resist film formed on a substrate, in a state which arranged immersion liquid on the resist film, the resist film and a exposure unit that irradiates the exposure light through the mask, the solution supply unit is characterized in that it has a solution stirring means for stirring the immersion liquid.
第２の露光装置によると、レジスト膜上に液浸溶液を供給する溶液供給部の溶液攪拌手段が露光中に液浸溶液を攪拌するため、露光中の液浸溶液における露光光の照射部分と非照射部分とに生じる温度分布のばらつきが解消されて、液浸溶液の温度が均一化される。 According to a second exposure apparatus, since the solution supply portion of the solution stirring means for supplying immersion liquid on the resist film is stirred immersion liquid during exposure, the irradiation portion of the exposure light in the immersion liquid during exposure addresses the variation in the temperature distribution caused in the non-irradiated portion, the temperature of the immersion liquid is made uniform. これにより、液浸溶液における屈折率のばらつきがなくなるので、フォーカス不良等の露光異常を防止することができるようになり、その結果、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良好となる。 Thus, variation in the refractive index in the immersion liquid is eliminated, it becomes possible to prevent abnormal exposure such as a focus defect, as a result, the shape of the resist pattern formed by the conventional immersion lithography is improved.
第１の露光装置において、溶液供給部は、液浸溶液を攪拌する溶液攪拌手段を有していることが好ましい。 In the first exposure apparatus, the solution supply unit, it is preferable to have a solution stirring means for stirring the immersion liquid.
第１又は第２ の露光装置において、液浸溶液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。 In the first or second EXPOSURE APPARATUS, the immersion liquid may be water or perfluoropolyether.
本発明に係る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浸溶液を配した状態で、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において、露光中に液浸溶液を流動させることを特徴とする。 The pattern forming method according to the present invention includes the steps of forming a resist film on a substrate, in a state which arranged immersion liquid on the resist film, the exposure light is selectively irradiated to the resist film pattern wherein the step of performing exposure, and forming a resist pattern by developing the resist film after the pattern exposure, in the step of performing pattern exposure, that flowing the immersion liquid during exposure to.
本発明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、露光中に液浸溶液を流動させるため、露光中の液浸溶液における露光光の照射部分と非照射部分とに生じる温度分布のばらつきが解消されて、液浸溶液の温度が均一化される。 According to the pattern forming method of the present invention, in the step of performing pattern exposure, for flowing the immersion liquid during exposure, variation in the temperature distribution caused in the irradiated and non-irradiated portions of the exposure light in the immersion liquid during exposure There is eliminated, the temperature of the immersion solution is made uniform. この液浸溶液の温度の均一化により、液浸溶液における屈折率のばらつきがなくなるので、フォーカス不良等の露光異常を防止することができるようになり、その結果、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良好となる。 The uniformity of the temperature of the immersion liquid, variation in the refractive index in the immersion liquid is eliminated, it becomes possible to prevent abnormal exposure such as a focus defect, the resist pattern as a result, obtained by immersion lithography It becomes good shape of.
本発明のパターン形成方法において、パターン露光を行なう工程は、液浸溶液を露光中に循環させる工程を含むことが好ましい。 In the pattern forming method of the present invention, the step of performing pattern exposure, preferably includes the step of circulating the immersion liquid during exposure.
また、本発明のパターン形成方法において、パターン露光を行なう工程は、液浸溶液を露光中に攪拌する工程を含むことが好ましい。 Further, in the pattern forming method of the present invention, the step of performing pattern exposure, it is preferred to include a step of stirring the immersion liquid during exposure.
また、本発明のパターン形成方法において、パターン露光を行なう工程は、液浸溶液を露光中に排出する工程を含むことが好ましい。 Further, in the pattern forming method of the present invention, the step of performing pattern exposure, preferably includes the step of discharging the immersion liquid during exposure.
また、本発明のパターン形成方法において、パターン露光を行なう工程は、新たな液浸溶液をレジスト膜の上に露光中に供給することが好ましい。 Further, in the pattern forming method of the present invention, the step of performing pattern exposure, it is preferable to supply during the exposure a new immersion liquid on the resist film.
また、本発明のパターン形成方法において、パターン露光を行なう工程は、液浸溶液を露光中に攪拌することが好ましい。 Further, in the pattern forming method of the present invention, the step of performing pattern exposure, it is preferable to stir the immersion liquid during exposure.
本発明の露光装置及びパターン形成方法において、液浸溶液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。 In the exposure apparatus and a pattern forming method of the present invention, the immersion liquid may be water or perfluoropolyether.
本発明の露光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、Ｆ 2レーザ光、Ｋｒ 2レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光又はＡｒ 2レーザ光を用いることができる。 In the exposure apparatus and a pattern forming method of the present invention, the exposing light can be KrF excimer laser, ArF excimer laser, F 2 laser, Kr 2 laser beam, a ArKr laser or Ar 2 laser.
より具体的には、液浸溶液としては、光の透過率の観点から、水銀ランプのｇ線及びｉ線等を使用する紫外線露光並びにＫｒＦエキシマレーザ光及びＡｒＦエキシマレーザ光等を使用する遠紫外線露光には水を用いることができる。 More specifically, the immersion solution, to use from the viewpoint of the transmittance of light, ultraviolet light exposure, as well as the KrF excimer laser beam using the g-line and i-line, etc. of a mercury lamp and an ArF excimer laser beam or the like deep UV the exposure can be water. また、Ｆ 2レーザ光等を使用する真空紫外線露光には、パーフルオロポリエーテルを用いることができる。 Further, the vacuum ultraviolet light exposure using a F 2 laser beam or the like, can be used perfluoropolyether. なお、パーフルオロポリエーテルは、ｇ線及びｉ線等による紫外線露光並びにＫｒＦエキシマレーザ光及びＡｒＦエキシマレーザ光等による遠紫外線露光にも用いることができる。 Incidentally, perfluoropolyether, it can also be used for deep UV exposure to ultraviolet exposure and KrF excimer laser beam and ArF excimer laser beam or the like by the g-line and i-line or the like.
本発明に係る露光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浸溶液の温度のばらつきが解消されるため、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。 According to the exposure apparatus and a pattern forming method using the same according to the present invention, the temperature variation in the immersion solution disposed on the resist film is eliminated, it is possible to prevent abnormal exposure such as focus failure , it is possible to obtain a resist pattern in a good shape.
図１（ａ）及び図１（ｂ）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露光装置の要部であって、（ａ）は断面構成を模式的に示し、（ｂ）は平面構成を模式的に示している。 Figure 1 (a) and 1 (b) is a main part of an exposure system used for realizing a pattern formation method according to the immersion lithography according to the first embodiment of the present invention, (a) is a schematic cross-sectional configuration to indicate, (b) shows a plan structure schematically.
図１（ａ）に示すように、第１の実施形態に係る露光装置は、チャンバー１０内に設けられ、ウェハ２０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照明光学系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液浸溶液２１Ａを配する、流入口４０ａ及び排出口４０ｂが設けられたバケット型の溶液貯留部４０とを有している。 As shown in FIG. 1 (a), the first embodiment according to the exposure apparatus is provided in the chamber 10, in a light source for exposing the design pattern on the resist film applied on the wafer 20 (not shown) a lighting optical system 30, on the resist film of the wafer 20 during exposure and distribution immersion solution 21A to increase the numerical aperture value of the exposure light, solution storage part of the inlet 40a and the bucket type outlet 40b is provided and a 40.
照明光学系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）２３を通って入射される照明光学系３０からの露光光を液浸溶液２１Ａを介してレジスト膜に投影する投影レンズ３１と、ウェハ２０を保持するウェハステージ３２とが配置されている。 Below the illumination optical system 30, a projection exposure light from the illumination optical system 30 is incident through a mask (reticle) 23 on the resist film via an immersion solution 21A having a design pattern transferred to the resist film a projection lens 31 which is arranged and a wafer stage 32 for holding the wafer 20 is. 投影レンズ３１は、露光時にはウェハ２０のレジスト膜上に供給された液浸溶液２１Ａの液面と接するように保持される。 The projection lens 31, at the time of exposure is held in contact with the liquid surface of the immersion liquid 21A supplied onto the resist film of the wafer 20.
また、図１（ｂ）に示すように、チャンバー１０の内部には、液浸溶液２１Ａを溶液貯留部４０との間で循環させる循環機構を有する液浸溶液タンク４１が配置されており、該液浸溶液タンク４１と溶液貯留部４０との間には、液浸溶液２１Ａを流通する循環パイプ４２が設けられている。 Further, as shown in FIG. 1 (b), in the interior of the chamber 10, the immersion liquid tank 41 having a circulation mechanism to circulate are arranged between the solution storage part 40 the immersion fluid 21A, the between the immersion liquid tank 41 and the solution storage part 40, the circulation pipe 42 for circulating the immersion liquid 21A is provided.
以下、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した露光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。 Will be described below with reference to FIGS. 1 (a) and FIG. 1 (b) pattern forming method using the exposure apparatus shown in the FIG. 2 (a) ~ FIG 2 (d).
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２２を形成する。 Next, as shown in FIG. 2 (a), the aforementioned chemically amplified resist material on a substrate 20 is coated to form a resist film 22 with a thickness of 0.35 .mu.m.
次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜２２と投影レンズ３１との間に、水よりなる液浸溶液２１Ａを溶液貯留部４０に満たして、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３３をマスク２３を介してレジスト膜２２に照射してパターン露光を行なう。 Next, as shown in FIG. 2 (b), between the resist film 22 and a projection lens 31, meets the immersion liquid 21A made of water to the solution storage part 40, ArF excimer NA is 0.68 performing pattern exposure with exposure light 33 consisting of a laser by irradiating the resist film 22 through a mask 23. ここで、液浸溶液２１Ａは、図１（ｂ）に示すように、液浸溶液２１Ａをウェハ２０上に配した露光中にも、溶液貯留部４０と液浸溶液タンク４１との間で循環される。 Here, immersion liquid 21A, as shown in FIG. 1 (b), even during the exposure which arranged immersion liquid 21A onto the wafer 20, circulate between the solution storage part 40 and the immersion liquid tank 41 It is.
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２２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（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図２（ｄ）に示すように、レジスト膜２２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２２ａを得る。 Next, as shown in FIG. 2 (c), the resist film 22 is baked, after heating for 60 seconds at a temperature of 100 ° C. with a hot plate, 2.38 wt% of tetramethylammonium hydroxide When performing development by Kisaido developer (alkaline developer), as shown in FIG. 2 (d), made of an unexposed portion of the resist film 22, a resist pattern 22a having a line width of 0.09 .mu.m.
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２２上に配される液浸溶液２１Ａは循環されて流動状態にあるため、露光中の液浸溶液２１Ａにおける露光光３３の照射部分と非照射部分とに生じる温度分布のばらつきが解消されて、該液浸溶液２１Ａの温度が均一化される。 Thus, according to the pattern formation method according to the first embodiment, at the time of pattern exposure, since the immersion liquid 21A that is disposed on the resist film 22 is in a fluidized state is circulated, immersion liquid 21A during exposure variation in the temperature distribution caused in the irradiated and non-irradiated portions of the exposure light 33 is eliminated, the temperature of the immersion solution 21A is uniform in. この液浸溶液２１Ａの温度の均一化により、液浸溶液２１Ａにおける屈折率のばらつきがなくなるので、フォーカス不良等の露光異常が防止されて、レジスト膜２２から良好な形状を有するレジストパターン２２ａを得ることができる。 The uniform temperature of the immersion liquid 21A, since the variation of the refractive index in the immersion liquid 21A is eliminated, is prevented abnormal exposure such as focus failure, a resist pattern 22a having a good shape of the resist film 22 be able to.
図３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露光装置の要部の断面構成を模式的に示している。 Figure 3 is a principal part cross-sectional configuration of an exposure apparatus for realizing a pattern formation method employing immersion lithography according to the second embodiment of the present invention is schematically shown. 図３において、図１（ａ）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。 3, the description thereof is omitted by retaining the same reference numerals to the same components as shown in FIG. 1 (a).
図３に示すように、第２の実施形態に係る露光装置は、溶液貯留部４３をデイップ型の容器とし、さらに、該溶液貯留部４３の底面上に、貯留された液浸溶液２１Ｂを攪拌する攪拌機４４が露光を妨げない位置に設けられている。 As shown in FIG. 3, a second embodiment according to the exposure apparatus, a solution storage part 43 as a dip-type container, and on the bottom of the solution reservoir 43, stirred pooled immersion liquid 21B agitator 44 is provided in a position that does not interfere with the exposure.
以下、図３に示した露光装置を用いたパターン形成方法について図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照しながら説明する。 Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 4 (a) ~ FIG 4 (d) a pattern forming method using the exposure apparatus shown in FIG.
次に、図４（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２２を形成する。 Next, as shown in FIG. 4 (a), the aforementioned chemically amplified resist material on a substrate 20 is coated to form a resist film 22 with a thickness of 0.35 .mu.m.
次に、図４（ｂ）に示すように、レジスト膜２２と投影レンズ３１との間に、水よりなる液浸溶液２１Ｂを溶液貯留部４３に満たして、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３３をマスク２３を介してレジスト膜２２に照射してパターン露光を行なう。 Next, as shown in FIG. 4 (b), between the resist film 22 and a projection lens 31, meets the immersion liquid 21B consisting of water solution storage part 43, ArF excimer NA is 0.68 performing pattern exposure with exposure light 33 consisting of a laser by irradiating the resist film 22 through a mask 23. ここで、図３に示すように、液浸溶液２１Ｂは、溶液貯留部４３に設けられた攪拌機４４により泡が発生しないように緩やかに攪拌される。 Here, as shown in FIG. 3, the immersion solution 21B, the foam is gently stirred so as not to generate the agitator 44 provided in the solution storage part 43.
次に、図４（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２２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（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図４（ｄ）に示すように、レジスト膜２２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２２ａを得る。 Next, as shown in FIG. 4 (c), the resist film 22 is baked, after heating for 60 seconds at a temperature of 100 ° C. with a hot plate, 2.38 wt% of tetramethylammonium hydroxide When performing development by Kisaido developer (alkaline developer), as shown in FIG. 4 (d), made of an unexposed portion of the resist film 22, a resist pattern 22a having a line width of 0.09 .mu.m.
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２２上に配される液浸溶液２１Ｂは緩やかに攪拌されて流動状態にあるため、露光中の液浸溶液２１Ｂにおける露光光３３の照射部分と非照射部分とに生じる温度分布のばらつきが解消されて、該液浸溶液２１Ｂの温度が均一化される。 Thus, according to the pattern formation method according to the second embodiment, since at the time of pattern exposure, immersion liquid 21B being arranged on the resist film 22 is loosely located in is agitated fluidized state, immersion in exposure addresses the variation in the temperature distribution caused in the irradiated and non-irradiated portions of the exposure light 33 in a solution 21B, the temperature of the immersion solution 21B is uniform. この液浸溶液２１Ｂの温度の均一化により、液浸溶液２１Ｂにおける屈折率のばらつきがなくなるので、フォーカス不良等の露光異常が防止されて、レジスト膜２２から良好な形状を有するレジストパターン２２ａを得ることができる。 The uniform temperature of the immersion liquid 21B, variation in the refractive index in the immersion liquid 21B is eliminated, it is prevented abnormal exposure such as focus failure, a resist pattern 22a having a good shape of the resist film 22 be able to.
図５は本発明の第３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露光装置の要部の断面構成を模式的に示している。 Figure 5 is a third embodiment cross-sectional structure of a main portion of an exposure apparatus used for realizing a pattern formation method employing immersion lithography according to the embodiment of the present invention is schematically shown. 図５において、図３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。 5, a description thereof will be omitted by retaining the same reference numerals to the same components as shown in FIG.
図５に示すように、第３の実施形態に係る露光装置は、溶液貯留部４５をデイップ型の容器とし、さらに、該溶液貯留部４５の側部には、液浸溶液２１Ｃを流入する流入口４５ａと、流入された液浸溶液２１Ｃを排出する排出口４５ｂとが設けられている。 As shown in FIG. 5, the flow third exposure apparatus according to the embodiment of the solution storage part 45 as a dip-type container, and the side portion of the solution reservoir 45, flowing the immersion liquid 21C an inlet 45a, an outlet 45b for discharging the inflowing immersion liquid 21C is provided.
以下、図５に示した露光装置を用いた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。 Hereinafter, reference will be described FIG. 6 (a) ~ FIG 6 (d) a pattern forming method using the exposure apparatus shown in FIG.
次に、図６（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２２を形成する。 Next, as shown in FIG. 6 (a), the aforementioned chemically amplified resist material on a substrate 20 is coated to form a resist film 22 with a thickness of 0.35 .mu.m.
次に、図６（ｂ）に示すように、レジスト膜２２と投影レンズ３１との間に、露光前に、水よりなる液浸溶液２１Ｃを溶液貯留部４５の流入口４５ａから該溶液貯留部４５に所定量よりも多めに注入する。 Next, as shown in FIG. 6 (b), between the resist film 22 and a projection lens 31, before the exposure, the solution reservoir from the inflow port 45a of the solution storage part 45 the immersion liquid 21C consisting of water injecting a little longer than the predetermined amount to 45. 続いて、露光を開始する直前又は開始するのとほぼ同時に、溶液貯留部４５の排出口４５ｂから液浸溶液２１Ｃを排出し始め、該液浸溶液２１Ｃを排出した状態で、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３３をマスク２３を介してレジスト膜２２に照射してパターン露光を行なう。 Subsequently, substantially simultaneously with the immediately preceding or starting to initiate an exposure, it begins to discharge the immersion liquid 21C from the discharge port 45b of the solution storage part 45, while discharging the liquid immersion solution 21C, NA 0.68 an ArF excimer laser consisting of exposure light 33 is irradiated to the resist film 22 through a mask 23 subjected to pattern exposure.
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２２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（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図６（ｄ）に示すように、レジスト膜２２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２２ａを得る。 Next, as shown in FIG. 6 (c), the resist film 22 is baked, after heating for 60 seconds at a temperature of 100 ° C. with a hot plate, 2.38 wt% of tetramethylammonium hydroxide When performing development by Kisaido developer (alkaline developer), as shown in FIG. 6 (d), made of an unexposed portion of the resist film 22, a resist pattern 22a having a line width of 0.09 .mu.m.
このように、第３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２２上に配される液浸溶液２１Ｂは排出されて流動状態にあるため、露光中の液浸溶液２１Ｃにおける露光光３３の照射部分と非照射部分とに生じる温度分布のばらつきが解消されて、該液浸溶液２１Ｃの温度が均一化される。 Thus, in the pattern formation method according to the third embodiment, at the time of pattern exposure, since the immersion liquid 21B being arranged on the resist film 22 is in a fluidized state is discharged, immersion liquid 21C during exposure variation in the temperature distribution caused in the irradiated and non-irradiated portions of the exposure light 33 is eliminated, the temperature of the immersion solution 21C are equalized in. この液浸溶液２１Ｃの温度の均一化により、液浸溶液２１Ｃにおける屈折率のばらつきがなくなるので、フォーカス不良等の露光異常が防止されて、レジスト膜２２から良好な形状を有するレジストパターン２２ａを得ることができる。 The uniform temperature of the immersion liquid 21C, since the variation of the refractive index in the immersion liquid 21C is eliminated, it is prevented abnormal exposure such as focus failure, a resist pattern 22a having a good shape of the resist film 22 be able to.
なお、第３の実施形態において、パターン露光中に、溶液貯留部４５の流入口４５ａから液浸溶液２１Ｃを排出速度と同等かそれよりも小さい流入速度で流入してもよい。 In the third embodiment, during the pattern exposure, the immersion liquid 21C from the inlet 45a of the solution storage part 45 may be flowed at a discharge rate equal to or less inflow velocity than that.
また、第３の実施形態においては、液浸溶液２１Ｃをレジスト膜２２の上に供給する方法として、ディップ法を用いたが、第１の実施形態のようなバケット法、さらには、パドル（液盛り）法にも適用することができる。 In the third embodiment, as a method for supplying the immersion liquid 21C on the resist film 22, it is used to dip method, bucket method as in the first embodiment, further, paddle (liquid it can also be applied to fill) method.
また、第１の実施形態に係る溶液貯留部４０及び第３の実施形態に係る溶液貯留部４５にも、第２の実施形態に用いた攪拌機４４を設けてもよい。 Also, the solution reservoir 45 according to the first solution storage part 40 and the third according to the embodiment of the embodiment may be provided with an agitator 44 used in the second embodiment.
また、露光光３３には、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いたが、これに限られず、ＫｒＦエキシマレーザ光、Ｆ 2レーザ光、ＫｒＡｒレーザ光又はＡｒ 2レーザ光を用いることができる。 Further, the exposure light 33, although an ArF excimer laser beam is not limited thereto, KrF excimer laser, F 2 laser, can be used KrAr laser or Ar 2 laser.
また、露光光源にＦ 2レーザ等の真空紫外線を用いる場合には、液浸溶液にパーフルオロポリエーテルを用いるとよい。 In the case of using the vacuum ultraviolet rays such as F 2 laser exposure light source is preferably used a perfluoropolyether immersion liquid.
本発明に係る露光装置及びパターン形成方法は、露光中の液浸溶液に生じる露光光の光のエネルギーによる温度のばらつきを解消することができるため、投影レンズの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露光装置及びパターン形成方法等として有用である。 An exposure apparatus and a pattern forming method according to the present invention, it is possible to eliminate the temperature variation in accordance with the energy of light of the exposure light that occurs immersion liquid during exposure, to prevent abnormal exposure focus defect such as a projection lens since it is, it is possible to obtain a resist pattern having an excellent shape is useful as an exposure apparatus and a pattern forming method using a liquid immersion lithography method.
（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る露光装置の要部を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。 (A) and (b) shows the main part of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention, (a) is a sectional view, (b) is a plan view. 本発明の第１の実施形態に係る露光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。 Pattern formation method using the exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention is a cross-sectional view of a process sequence illustrating the. 本発明の第２の実施形態に係る露光装置の要部を示す断面図である。 A main part of an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention is a cross-sectional view illustrating. 本発明の第２の実施形態に係る露光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。 Pattern formation method using the exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention is a cross-sectional view of a process sequence illustrating the. 本発明の第３の実施形態に係る露光装置の要部を示す断面図である。 A main part of an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention is a cross-sectional view illustrating. 本発明の第３の実施形態に係る露光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。 The third pattern formation method using the exposure apparatus according to an embodiment of the present invention is a cross-sectional view of a process sequence illustrating the. 従来のパターン形成方法を示す工程順の断面図である。 It is a cross-sectional view of a process sequence of a conventional pattern formation method.
１０ チャンバー２０ ウェハ２１Ａ 液浸溶液２１Ｂ 液浸溶液２１Ｃ 液浸溶液２２ レジスト膜２２ａ レジストパターン２３ マスク３０ 照明光学系３１ 投影レンズ３２ ステージ３３ 露光光４０ 溶液貯留部（溶液供給部） 10 the chamber 20 the wafer 21A immersion liquid 21B immersion liquid 21C immersion liquid 22 resist film 22a resist pattern 23 masks 30 illumination optics 31 projecting lens 32 Stage 33 exposure light 40 solution storage part (solution supply portion)
４０ａ 流入口４０ｂ 排出口４１ 液浸溶液タンク（溶液循環手段） 40a inlet 40b outlet 41 immersion liquid tank (solution circulating means)
４２ 循環パイプ４３ 溶液貯留部（溶液供給部） 42 circulation pipe 43 solution storage part (solution supply portion)
４４ 攪拌機（溶液攪拌手段） 44 stirrer (solution stirring means)
４５ 溶液貯留部（溶液供給部） 45 solution storage part (solution supply portion)
４５ａ 流入口４５ｂ 排出口 45a inlet 45b outlet
ディップ型の貯留部において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前記液体を介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、 In a state that a liquid provided on the resist film in the reservoir of the dip-type, performing pattern exposure of the resist film with exposing light through said liquid selectively irradiating the relative,
前記パターン露光を行なう工程は、前記貯留部に貯留された前記液体を露光中に攪拌する工程を含み、 The step of performing the pattern exposure may include the step of agitating the liquid stored in the reservoir during exposure,
前記パターン露光を行なう工程において、露光中に前記液体を流動させることを特徴とするパターン形成方法。 In the step of performing the pattern exposure, a pattern forming method characterized by flowing the said liquid during exposure.
前記パターン露光を行なう工程は、前記液体を露光中に排出する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。 The step of performing the pattern exposure, the pattern forming method according to claim 1, characterized in that it comprises a step of discharging the liquid during exposure.
前記パターン露光を行なう工程は、新たな液体を前記レジスト膜の上に露光中に供給する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。 The step of performing the pattern exposure, the pattern forming method according to claim 2, characterized in that it comprises a step of supplying a new liquid during exposure on the resist film.
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に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 1 wherein the liquid is characterized in that is water or perfluoropolyether.
前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ 2レーザ光、Ｋｒ 2レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光又はＡｒ 2レーザ光であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。 The exposure light, a pattern forming method according to claim 1, wherein the KrF excimer laser light, ArF excimer laser, F 2 laser, Kr 2 laser beam, a ArKr laser or Ar 2 laser.
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