DE102006029720A1

DE102006029720A1 - Verfahren und System zur Verhinderung von Defektbildung in der Immersionslithographie

Info

Publication number: DE102006029720A1
Application number: DE102006029720A
Authority: DE
Inventors: Ching-Yu Chang; Burn Jeng Lin
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-06-06
Also published as: SG128552A1; FR2891065B1; CN102331686A; IL176566A0; KR20070003689A; FR2891065A1; US20070004182A1; NL1032092A1; KR100801161B1; NL1032092C2; JP2007013161A

Abstract

Ein Immersionslithographiesystem umfasst einen Immersionsflüssigkeitsbehälter zum Halten einer Immersionsflüssigkeit. Das System schließt weiter einen Tisch zum Positionieren eines resistbeschichteten Halbleiterwafers in dem Immersionsflüssigkeitsbehälter und eine Linse in der Nähe des Immersionsflüssigkeitsbehälters und positionierbar zum Projizieren eines Bilds durch die Immersionsflüssigkeit und auf den resistbeschichteten Halbleiterwafer ein. Der Immersionsflüssigkeitsbehälter schließt eine Beschichtung ein, welche konfiguriert ist, um die Kontaminierungsadhäsion von Kontaminanten in der Immersionsflüssigkeit zu vermindern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Immersionslithographie umfasst typischerweise ein Auftragen einer Photoresistbeschichtung auf eine obere Oberfläche (z. B. einen dünnen Filmstapel) eines Halbleiterwafers sowie ein anschließendes Belichten der Photoresistschicht durch eine Belichtungsmaske. Während der Belichtung kann entionisiertes (DI) Wasser verwendet werden, um den Raum zwischen der Belichtungslinse und der Oberfläche des Photoresists zu füllen, so dass das Fenster der Tiefenschärfe (DOF) vergrößert wird. Eine oder mehrere Nachbelichtungsbackungen und/oder andere Verfahren können dann durchgeführt werden, um beispielsweise dem belichteten Photoresist die Abspaltung zu ermöglichen (so zum Beispiel, wenn der Photoresist eine polymerbasierte Substanz umfasst), die Polymere zu verdichten und/oder alle Lösungsmittel zu verdampfen. Eine Entwicklungskammer kann dann verwendet werden, um belichtete Polymere zu entfernen, die möglicherweise nach dem Einsatz von Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) in einer wässrigen Entwicklerlösung löslich sind. Mit einer DI-Wasserspülung können dann wasserlösliche Polymere oder weiterer gelöster Photoresist entfernt werden, und mit einem Schleudertrocknungsprozess kann der Wafer getrocknet werden. Der belichtete und entwickelte Wafer kann dann nach einer eventuell zusätzlichen Backung zur Verdampfung von Feuchtigkeit auf der Resistoberfläche in anschließende Prozessvorgänge überführt werden.
Eine Immersionslithographievorrichtung kann eine Immersionsscanner-DI-Kammer umfassen, die neben anderen möglichen Komponenten ein Linsensystem, ein DI-Wasserhaltesystem um die Linse, ein Sensorsystem und/oder ein Wafertischsystem umfassen. Teile des Linsensystems können aus Quarz, Siliciumdioxid und/oder ähnlichen Materialien aufgebaut sein, und/oder sie können eine oder mehrere Schichten aus Quarz, Siliciumdioxid und/oder ähnliche Deckmaterialien darauf aufweisen. Das Tischsystem kann aus einer Legierung aus Aluminium, Siliciumdioxid, Silicium, Magnesium, Zink, Phosphor und/oder Sauerstoff aufgebaut sein. Die Oberfläche des Sensorsystems kann mit Titannitrid beschichtet sein. Das DI-Wassserhaltesystem kann aus nichtrostendem Stahl aufgebaut sein.
Das oben beschriebene Verfahren bzw. die oben beschriebene Vorrichtung kann durch viele Probleme gestört werden. Zum Beispiel kann das Zeta-Potential der Resistoberfläche ungefähr –40 mV bei pH = 7 betragen (das Zeta-Potential kann sich auf das elektrische Potential beziehen, das zwischen der Grenzfläche eines Festkörpers und einer Flüssigkeit vorliegt, oder auf das Potential einer Festkörperoberflä che, die mit einer Umgebung in Wechselwirkung tritt, die durch eine spezifisch chemische Zusammensetzung gekennzeichnet wird, und kann auch als elektrokinetisches Potential bezeichnet werden). Falls die Immersions-DI-Flüssigkeit folglicherweise Verunreinigungen enthält, können die Verunreinigungen sich an der Resistoberfläche ablagern. Gleichermaßen können der Quarz, Siliciumdioxid oder ähnliche Materialien der Linse und/oder des Linsensystems ein Zeta-Potential von ungefähr –25 mV aufweisen, das schwächer sein kann als die Resistoberfläche, wodurch möglicherweise Verunreinigungen angezogen werden. Das Legierungsmaterial des Tisches kann mindestens ein Aluminiumelement oder eine -komponente enthalten, die ein Zeta-Potential von +40 mV aufweisen kann, so dass auf ihren Oberflächen einfach Partikel mit negativem Zeta-Potential anlagern können. Der nichtrostende Stahl des DI-Wasserhaltesystems kann ebenfalls ein positives Zeta-Potential aufweisen, so dass sich daran ebenfalls Partikel mit negativem Zeta-Potential anlagern können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind am besten durch die folgende detaillierte Beschreibung verständlich, wenn sie mit den beiliegenden Figuren gelesen wird. Es wird hervorgehoben, dass entsprechend der herkömmlichen Praxis in der Industrie verschiedene Merkmale möglicherweise nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Im Einzelnen können die Abmessungen von verschiedenen Merkmalen zum Zwecke der Klarheit beliebig erweitert oder reduziert sein.
1 und 2 sind Schnittansichten eines Wafers, der durch ein/e herkömmliche/s Immersionslithographieverfahren/-vorrichtung bearbeitet wurde.
3 verdeutlicht einige exemplarische Defekte auf einem Wafer, die sich aus einem/r herkömmlichen Immersionslithographieverfahren/-vorrichtung ergeben können.
A–F zeigen graphisch den Zusammenhang zwischen Zeta-Potential und pH für verschiedene Zusammensetzungen/Wafer.
In E ist das Zeta-Potential als eine Funktion der Tensidadsorption auf einer Kupferoberfläche dargestellt (NaDDS-Natriumdodecylsulfat; DDT MABr = Dodecyl trimethylammoniumbromid).
In F ist das Zeta-Potential (Mittelwert ± Standardabweichung n_m = 15, n_c = 5) als eine Funktion des Puffer-pHs dargestellt. Die gepunktete Linie stellt einen sigmoiden Fit der experimentellen Werte dar, was die Titration der geladenen Stellen mit pKa nahe 4,8 anzeigt. Gegenionkonzentration 10 mM.
4 zeigt einen Kontaktwinkel von ungefähr 20 Grad einer Flüssigkeit, wie beispielsweise entionsiertem Wasser, auf einer Oberfläche, die mit Siliciumdioxid beschichtet ist.
5 zeigt einen Kontaktwinkel von ungefähr 90 Grad einer Flüssigkeit, wie beispielsweise entionisiertem Wasser, auf einer Oberfläche, die mit PTFE oder Polytetrafluorethylen beschichtet wurde.
6 und 7 sind Schnittansichten eines Wafers, der mit herkömmlichen Immersionslithographieverfahren/-vorrichtungen bearbeitet wurde.
8 und 9 sind Schnittansichten eines Wafers, der gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Immersionslithographievorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung bearbeitet wurde.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das mindestens einen Teil eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Implementierung eines Immersionslithographieverfahrens mit verminderten Defekten gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die gesamten Offenbarungen der folgenden Patente werden hiermit durch Bezugnahme eingefügt:

(1) US-Patent Nr. 6,867,884;
(2) US-Patent Nr. 6,809,794;
(3) US-Patent Nr. 6,788,477;
(4) US-Patent Nr. 5,879,577;
(5) US-Patent Nr. 6,114,747; und
(6) US-Patent Nr. 6,516,815.

Ebenso wird verwiesen auf:

(7) U.S. Ser. No. 10/995,693, mit dem Titel "Immersion Photolithography With Megasonic Rinse", Attorney Docket No. 24061.536;
(8) U.S. Ser. No. 11/025,538, mit dem Titel "Supercritical Developing For A Lithographic Process", Attorney Docket No. 24061.565;
(9) U.S. Ser. No. 60/695,562, mit dem Titel "Immersion Lithography Defect Reduction", Attorney Docket No. 24061.656; und
(10) U.S. Ser. No. 60/695,826, mit dem Titel "Immersion Lithography Defect Reduction", Attorney Docket No. 24061.657.

Es muss verstanden werden, dass die nachstehende Offenbarung verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zur Implementierung verschiedener Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen bereitstellt. Nachstehend werden spezielle Beispiele von Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Dabei handelt es sich nur um Beispiele, die nicht einschränkend ausgelegt werden sollen. Weiter kann die vorliegende Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung wird zur Vereinfachung und zur Klarheit gemacht und schreibt selbst keine Beziehung zwischen den verschiedenen diskutierten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor. Darüber hinaus kann die Bildung eines ersten Merkmals über oder an einem zweiten Merkmal in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen die ersten und zweiten Merkmale in direktem Kontakt ausgebildet sind, und kann ebenso Ausführungsbeispiele umfassen, in denen zusätzliche Merkmale ausgebildet sein können, die zwischen den ersten und zweiten Merkmalen liegen, so dass die ersten und zweiten Merkmale nicht in direktem Kontakt sind.
In den 1 und 2 sind Schnittansichten einer herkömmlichen Immersionslithographievorrichtung 100 dargestellt, in der verschiedene Bereiche eines Halbleiterwafers 110 ein Immersionslithographieverfahren durchlaufen. Der Halbleiterwafer 110 kann ein Substrat und eine Strukturierungsschicht umfassen. Das Substrat kann eine oder mehrere Schichten einschließlich Polymere, Metalle und/oder Dielektrika umfassen, die zur Strukturierung vorgesehen sind. Die Strukturierungsschicht kann eine Photoresistschicht (Resistschicht) sein, die auf ein Verfahren zum Belichten unter Strukturbildung empfindlich ist. Unter Belichten versteht man das Aussetzen gegenüber einer beliebigen Energie- und/oder Materieform, wie beispielsweise sichtbares und nichtsichtbares Licht, elektromagnetische Strahlung, Schall, Ionen oder Strahlung.
Das dargestellte Beispiel der Immersionslithographievorrichtung 100 umfasst ein Linsensystem 122, eine Struktur 124 zum Halten einer Immersionsflüssigkeit 126, wie beispielsweise entionisiertes Wasser, verschiedene Aperturen 128, durch die Flüssigkeit eingeführt oder entfernt werden kann, einen Tisch (Stage) 130 und eine Spannvorrichtung 132 (wie beispielsweise ein Futter, und welches in den Tisch 130 integriert sein kann), um den Wafer 110 relativ zum Linsensystem 122 zu zu sichern und zu bewegen. Die Immersionsflüssigkeit enthaltende Struktur 124 und das Linsensystem 122 stellen einen Immersionskopf 120a dar. Der Immersionskopf 120a kann einige der Aperturen 128 als einen "Luftteiler" verwenden, der Luft in den Wafer zum Trocknen spülen kann, und andere Aperturen zur Entfernung von gespülter Flüssigkeit aufweist. Der Luftteiler allein könnte unzureichend sein, die gesamte Immersionsflüssigkeit 126 vom Wafer 110 wegzuspülen.
Die 3 umfasst eine Draufsicht eines Wafers 110 nach dem Durchlaufen eines herkömmlichen Immersionslithographieverfahrens, wie beispielsweise beim Verarbeiten in der Vorrichtung 100, die in den 1 und 2 gezeigt ist. Die 3 umfasst darüber hinaus verschiedene Detailansichten von Defekten 150, die sich auf dem Wafer 110 während des Verarbeitens in der Vorrichtung 100 bilden können. Die Defekte können Wasserzeichen, Rückstände oder Fremdteilchen auf dem bemusterten Resist darstellen, oder sie können Verformungen oder "Löcher" (fehlende Muster) in dem Resist darstellen. Andere Formen von Defekten können ebenso existieren. Es sei angemerkt, dass, falls ein Nachbelichtungsbacken (PEB) hinsichtlich Zeit und Temperatur zur Entfernung von Wasserzeichen-Defekten verstärkt wird, sich die Wahrscheinlichkeit von Fremdteilchen und/oder anderen Defekten erhöhen kann.
Die 6 und 7 sind zusätzliche Schnittansichten der Vorrichtung 100, die in den 1 und 2 gezeigt ist, und des Wafers 110, der in den 1-3 gezeigt ist. Wie bereits oben beschrieben, können die Zusammensetzung oder die Oberflächeneigenschaften von einer oder mehreren Komponenten der Vorrichtung 100 eine Neigung dazu haben, dass Kontaminanten/Verunreinigungen daran anhaften. Zum Beispiel kann die Siliciumdioxid- oder Quarzzusammensetzung des Ti sches 130 einen relativ niedrigen Berührungswinkel (siehe 4) aufweisen oder hydrophil sein, so dass Feststoffe, Wassertröpfchen 155 (möglicherweise Feststoffe enthaltend) und/oder andere Kontaminanten an der Oberfläche des Tisches 130 anhaften können. Die Zusammensetzung, der Berührungswinkel, die Affinität zu Wasser und/oder andere Aspekte des Tisches 130, der Spannvorrichtung 132, der Linse 122, der Struktur 124 und/oder anderer Komponenten der Vorrichtung 100 können den Oberflächen davon eine ähnliche Anfälligkeit gegenüber der Anhaftung von Kontaminanten verleihen.
In den 8 und 9 sind Schnittansichten von mindestens einem Teil eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 200 gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 200 kann im Wesentlichen den Ausführungsformen der Vorrichtung 100, wie sie in den 1, 2, 6 und 7 dargestellt sind, entsprechen. Jedoch liegen in der Vorrichtung 200 auf einer oder mehreren Oberflächen einer oder mehrerer Komponenten der Vorrichtung 200 eine Beschichtung, eine Verkleidung oder eine andere Schicht 210 vor. Zum Beispiel können eine oder mehrere Oberflächen der Linse 122 die Beschichtung 210 umfassen. In einer Ausführungsform umfassen einige oder alle Oberflächen der Linse 122 die Beschichtung 210, mit Ausnahme eventuell der Oberflächen (z. B. obere und untere), durch die sich das Bestrahlungslicht ausbreitet. Eine oder mehrere Oberflächen des Tisches 130, der Spannvorrichtung 132, der Immersionsflüssigkeit enthaltenden Struktur 124 und/oder der Aperturen 128 können ebenso oder alternativ die Beschichtung 210 umfassen. In einer Ausführungsform können alle Oberflächen von allen Komponenten der Vorrichtung 200, die mit der Immersionsflüssigkeit 126 in Berührung kommen können (möglicherweise ausgenommen der lichtausbreitenden Oberflächen der Linse 122), die Beschichtung 210 umfassen.
Die Beschichtung 210 kann eine oder mehrere Schichten aus unter anderem Siliciumdioxid, Polytetrafluorethylen ("PTFE" oder TEFLON, wie von der Firma DuPont Corp. vertrieben), Fluorid, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polymeren aus mindestens einem dieser Materialien, Legierungen/Gemischen aus mindestens einem dieser Materialien, Verbindungen, die mindestens eines dieser Materialien enthalten, und/oder anderen Polymeren etc. umfassen. Die Beschichtung 210 kann als "hydrophile Beschichtung" bezeichnet werden, da sie eine verbesserte Benetzbarkeit liefert. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Beschichtung als eine "Adhäsionsbeschichtung mit verringerter Kontamination" bezeichnet werden, da sie die Adhäsion von Kontaminanten im Wasser an die entsprechende Oberfläche verringert. Die Be schichtung 210 kann auf den Oberflächen der Komponenten der Vorrichtung 200 durch ein oder mehrere der zahlreichen herkömmlichen und/oder zukünftig entwickelten Verfahren, wie zum Beispiel chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Eintauchen, Aufpinseln, Aufsprühen, Aufdrucken, Gießen, Binden, Rotationsbeschichten, elektrolytische Abscheidung und andere gebildet werden. Die Dicke der Beschichtung 210 kann innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung variieren. Überdies kann die Dicke, die Zusammensetzung, das Anwendungsverfahren und/oder andere Aspekte der Beschichtung 210 innerhalb einer einzelnen Ausführungsform variieren. Zum Beispiel kann sich die Dicke und die Zusammensetzung der Beschichtung 210 auf einer Komponente der Vorrichtung 200 von der Dicke und der Zusammensetzung der Beschichtung einer anderen Komponente der Vorrichtung 200 unterscheiden.
Wie in der in den 8 und 9 dargestellten Ausführungsform verdeutlicht ist, kann die Vorrichtung 200 ebenso einen oder mehrere Sensoren oder ein Sensorsystem (hier zusammenfassend als "Sensor" bezeichnet) 160 umfassen. Der Sensor 160 kann konfiguriert sein, um die Kontaminationsgrade der Immersionsflüssigkeit 126, der Spülmittel und/oder der anderen Flüssigkeiten/Gase, die Anzahl der Belichtungszyklen, die Anzahl der Zyklen zum Füllen und Entleeren der die Immersionsflüssigkeit enthaltenden Struktur 124, die Kontaminationsgrade des Substrats 110 und/oder andere Eigenschaften, Qualitäten, Messungen oder Aspekte zu detektieren, die verwendet werden können, um die Notwendigkeit zum Säubern, Filtern, Warten und/oder Ersetzen von Komponenten der Vorrichtung 200 und/oder der Flüssigkeits-/Gasquellen (wie z. B. der Immersionsflüssigkeitsquelle) zu bewerten. Der Sensor 160 kann mit der Immersionsflüssigkeit enthaltenden Struktur 124 gekoppelt oder in sie integriert sein, wie es in der gezeigten Ausführungsform ersichtlich ist. Indes kann der Sensor 160 ebenso oder alternativ in andere Komponenten der Vorrichtung 200, wie z. B. den Tisch 130, den Immersionskopf 120a und/oder die Spannvorrichtung 132, integriert oder direkt oder indirekt mit dieser gekoppelt sein. Der Sensor 160 kann ebenso die äußere Beschichtung 210 umfassen.
In der 10 ist ein Flussdiagramm von mindestens einem Teil einer Ausführungsform eines Verfahrens 300 zur Immersionslithographie gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung dargestellt. In Schritt 304 wird ein Resist auf der Oberfläche eines Wafersubstrats ausgebildet. Der Resist kann ein Negativ- oder Positivresist sein und kann aus einem Material, das jetzt bekannt ist oder später für diesen Zweck entwickelt wird, darstellen. Zum Beispiel kann der Resist ein Ein-, Zwei- oder Multikomponenten-Resistsystem sein. Die Anwendung bzw. Auftragung des Resists kann durch Rotationsbeschichtung oder ein anderes geeignetes Verfahren durchgeführt werden. Vor der Auftragung des Resists kann der Wafer zuerst zur Vorbereitung für das Photolithographieverfahren bearbeitet werden. Zum Beispiel kann der Wafer gereinigt, getrocknet und/oder mit einem adhäsionsfördernden Material vor der Auftragung des Resists beschichtet werden.
Im Schritt 306 wird ein Immersionsbelichtungsschritt durchgeführt. Der Wafer und der Resist werden in eine Immersionsbelichtungsflüssigkeit, wie beispielsweise entionisiertes Wasser, eingetaucht und durch eine Linse einer Strahlenquelle ausgesetzt. Die Strahlenquelle kann eine UV-Quelle, wie zum Beispiel ein Kryptonfluorid- (KrF, 248 nm), ein Argonfluorid- (ArF, 193 nm) oder ein F2- (157 nm) Excimerlaser sein. Der Wafer wird der Bestrahlung für eine vorbestimmte Zeit ausgesetzt, die von der Art des verwendeten Resists, der Intensität des UV-Lichts und/oder anderen Faktoren abhängt. Die Belichtungszeit kann zum Beispiel ungefähr 0,2 Sekunden bis ungefähr 30 Sekunden dauern.
Im Schritt 308 wird ein Trocknungsverfahren durchgeführt. Das Trocknungsverfahren kann in situ mit dem vorherigen oder darauf folgenden Verarbeitungsschritt durchgeführt werden, oder es kann in einer separaten Kammer durchgeführt werden. Ein oder mehrere Trocknungsverfahren können individuell oder in verschiedenen Kombinationen verwendet werden. Zum Beispiel können eine oder mehrere Flüssigkeiten, wie beispielsweise überkritisches CO₂, Alkohol (beispielsweise Methanol, Ethanol, Isopropanol (IPA) und/oder Xylol), Tenside und/oder sauberes entionisiertes Wasser, für das Trocknungsverfahren hinzugegeben werden. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Gase, wie beispielsweise kondensierte/saubere Trockenluft (CDA), N₂ oder Ar, für ein Trockenspülverfahren dem Trocknungsschritt 308 zugesetzt werden. Vakuumverarbeitung und/oder Rotationstrocknungsverarbeitung können alternativ oder zusätzlich zur Vereinfachung der Trocknung verwendet werden. Ein Rotationstrocknungsverfahren arbeitet besonders gut in Kombination mit einem oder mehreren der oben aufgelisteten Trocknungsverfahren und kann in situ durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Spülung mit entionisiertem Wasser durch eine Düse verteilt werden, um entweder gleichzeitig mit oder sofort nach einem Rotationstrocknungsverfahren jegliche verschmutzte Fluidtröpfchen aufzulösen und/oder zu säubern.
Im Schritt 310 wird der Wafer mit dem belichteten und getrockneten Resist zur Nachbelichtungsbackung (PEB) zur Polymerauflösung erwärmt. Dieser Schritt lässt die belichtete Photosäure mit dem Polymer reagieren und verursacht die Polymerauflösung. Der Wafer kann auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 85 °C bis ungefähr 150 °C für eine mögliche Zeitdauer zwischen ungefähr 30 Sekunden und ungefähr 200 Sekunden erwärmt werden, obwohl andere Temperaturen und Zeitdauern auch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen. In einigen Ausführungsformen kann dem PEB-Schritt 310 eine erste Niedrigtemperatur-Backung (z. B. 80 % der oben beschriebenen Temperatur) vorausgehen, die das Entfernen von einigen der vorhandenen Flüssigkeiten von dem Wafer unterstützen kann.
Im Schritt 312 wird ein Musterentwicklungsverfahren auf dem belichteten (Positiv-) oder unbelichteten (Negativ-) Resist durchgeführt, um das gewünschte Maskenmuster zu hinterlassen. In einigen Ausführungsformen wird der Wafer in eine Entwicklungslösung für eine vorbestimmte Zeit eingetaucht, während der ein Teil des Resists aufgelöst und entfernt wird. Der Wafer kann in die Entwicklungslösung beispielsweise für ungefähr 5 bis ungefähr 60 Sekunden eingetaucht werden. Die Zusammensetzung der Entwicklungslösung hängt von der Zusammensetzung des Resists ab und kann als bekannt vorausgesetzt werden.
Das Verfahren 300 kann ebenso einen oder mehrere Säuberungsschritte 302 vor dem Resistbildungsschritt 304 und/oder einen oder mehrere Säuberungsschritte 314 nach dem Entwicklungsschritt 312 umfassen. Zum Beispiel können solche optionellen Schritte ein Reinigen mindestens eines Teils von mindestens einem aus dem Wafertisch, dem Immersionsflüssigkeitsbehälter (z. B. DI-Wasserbehälter), einem Sensor, der Linse und anderen Komponenten des Immersionslithographiesystems enthalten. Das Reinigen kann eine chemische Reinigungslösung verwenden, einschließlich mindestens einer aus Ammoniak, Wasserstoffperoxid, Ozon, Schwefelsäure oder deren Zusammensetzungen. Zusätzlich oder alternativ kann das Reinigen eine Tensidlösung verwenden, einschließlich mindestens eines aus einem ionischen Tensid oder nicht-ionischen Tensid. Die Reinigungsschritte 302 und/oder 314 können zwischen jeder Belichtung durchgeführt werden, oder falls sie benötigt werden. Die Reinigungsschritte 302 und/oder 314 können zusätzlich oder alternativ in regelmäßigen Abständen, wie beispielsweise nach einer vorbestimmten Anzahl von mit der Linse bearbeiteten Wafern, einer vorbestimmten Anzahl von Befüllungs- und Entleerungszyklen des Immersionsflüssigkeitshalters bzw. -behälters oder einer vorbestimmten Anzahl von Belichtungen mit der Linse durchgeführt werden. Die Reinigungsschritte 302 und/oder 314 können zusätzlich oder alternativ durchgeführt werden, wenn eine von einem Sensor bestimmte Messung, Eigenschaft, ein Aspekt oder Wert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, einen vordefinierten Grenzwert unterschreitet oder auf eine andere Art und Weise eine vorbestimmte Bedingung erfüllt.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung dar, die ein Immersionslithographiesystem mit zumindest in einer Ausführungsform einem Wafertisch, einem Immersionsflüssigkeitsbehälter (beispielsweise für DI-Wasser), einem Sensor und einer Linse mit weiteren möglichen Komponenten darstellt oder umfasst. Mindestens ein Teil von mindestens einem aus dem Wafertisch, dem Immersionsflüssigkeitsbehälter, dem Sensor, der Linse und/oder den andere Komponenten des Immersionslithographiesystems weisen eine äußere Beschichtung auf, ausgewählt aus der Gruppe: (i) Siliciumdioxid; (ii) PTFE; (iii) Fluorid; (iv) Polyethylen; (v) Polyvinylchlorid; (vi) Polymere aus mindestens einem von diesen Materialien; (vii) Legierungen/Gemische aus mindestens einem von diesen Materialien); (viii) Kombinationen, die mindestens eines dieser Materialien enthalten; und (ix) andere Polymere. Verfahren zur Herstellung, Fertigung, Verwendung, zum Betreiben oder Reinigen von mindestens einem Teil dieser Vorrichtungen fallen ebenso in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Eine Ausführungsform einer Vorrichtung, welche gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde, umfasst eine Vielzahl von zusammen operablen oder zur Durchführung von Immersionslithographie konfigurierten Komponenten, wobei die Vielzahl der Komponenten eines oder mehrere aus einem Wafertisch, einem Immersionsflüssigkeitsbehälter (z. B. für DI-Wasser), einem Sensor und einer Linse neben anderen möglichen Komponenten umfasst. Mindestens ein Teil (z. B. eine oder mehrere Oberflächen oder Bereiche darauf) von mindestens einer der Vielzahl von Komponenten weist eine äußere Beschichtung auf, die zur Verringerung der Adhäsion von Kontaminanten konfiguriert ist. Beispielsweise kann die äußere Beschichtung den Kontaktwinkel der die äußere Beschichtung aufweisenden Oberflächen vergrößern, den Grad, zu dem der die äußere Beschichtung aufweisenden Oberflächen hydrophil sind, erhöhen und/oder den Grad, zu dem die äußere Beschichtung aufweisenden Oberflächen hydrophob sind, verringern.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verfahren dar, das in mindestens einer Ausführungsform das Bilden einer Photoresistschicht (oder Resistschicht) auf ei nem Substrat, das Aussetzen bzw. Belichten der Photoresistschicht unter Verwendung einer Immersionsbelichtungsvorrichtung, das Backen der belichteten Photoresistschicht und das Entwickeln der ausgehärteten, belichteten Photoresistschicht umfasst. Das Immersionsphotolithographiesystem umfasst einen Wafertisch, einen Immersionsflüssigkeitsbehälter (z. B. für DI-Wasser), einen Sensor und eine Linse. Mindestens ein Teil von mindestens einem aus dem Wafertisch, dem Immersionsflüssigkeitsbehälter, dem Sensor und der Linse, weist eine äußere Beschichtung, ausgewählt aus Siliciumdioxid, PTFE, Fluor, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polymeren aus mindestens einem dieser Materialien, Gemischen/Legierungen aus mindestens einem dieser Materialien, Kombinationen, die mindestens eines dieser Materialien enthalten, und/oder anderen Polymeren auf.
Die Ausführungsformen eines solchen Verfahrens können für die Immersionslithographie mit verminderter Defektkontamination durchgeführt werden. Das Verfahren kann ebenso das Reinigen mindestens eines Teils von mindestens einem aus dem Wafertisch, dem DI-Wasserbehälter, dem Sensor, der Linse und/oder anderen Komponenten des Immersionsphotolithographiesystems umfassen. Die vorliegende Erfindung stellt ebenso Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Verfügung, die operabel oder konfiguriert sind, mindestens einen Teil von mindestens einem der oben genannten Verfahren durchzuführen.
Ein oder mehrere Aspekte von einer oder mehreren Ausführungsformen der Verfahren und/oder der Vorrichtung innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung kann die Immersionslinsenkammer frei von Defektadhäsion machen oder die Defektadhäsion verringern. Ein oder mehrere solcher Aspekte kann zusätzlich oder alternativ die Kreuzkontamination zwischen der Linse, dem Resist, den Sensoren, dem Tisch und/oder dem Immersionsflüssigkeitsbehälter verringern. Ein oder mehrere dieser Aspekte kann zusätzlich oder alternativ die Häufigkeit der Vorrichtungswartung und/oder deren Komplexität verringern. Ein oder mehrere dieser Aspekte kann zusätzlich oder alternativ die Resistoberfläche frei von Defekten und/oder Wasserzeichenkontamination halten oder Defekte und/oder Wasserzeichenkontamination verringern. Ein oder mehrere dieser Aspekte kann zusätzlich oder alternativ die Waferabtastgeschwindigkeit erweitern oder erhöhen und dadurch möglicherweise den Durchsatz verbessern. Ein oder mehrere dieser Aspekte kann zusätzlich oder alternativ das Spektrum der nachgiebigen Ablaugung verringern oder freisetzen. Ein oder mehrere dieser Aspekte kann zusätzlich oder alternativ die Notwendigkeit der TAR-Beschichtung und/oder der TARC-Verarbeitung sowie die damit verbundenen Kosten und Durchsatz verringern oder vermeiden. Unter TARC wird Top-Antireflective Coating verstanden.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, wird es für den Fachmann verständlich sein, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen möglich sind, ohne dabei vom Gedanken oder Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzukommen.

Claims

Verfahren zur Durchführung von Immersionslithographie, umfassend: Beschichten einer oder mehrerer Oberflächen eines Immersionslithographiesystems mit einer hydrophilen Beschichtung, wobei die eine oder mehreren Oberflächen zur Aufnahme einer Immersionsflüssigkeit bestimmt ist/sind; Zugabe der Immersionsflüssigkeit zu dem Immersionslithographiesystem; Durchführen der Immersionslithographie auf einem resistbeschichteten Substrat unter Verwendung des Immersionslithographiesystems mit der einen oder den mehreren hydrophil beschichteten Oberflächen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die hydrophile Beschichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: (i) Siliciumdioxid; (ii) Polytetrafluorethylen; (iii) Fluorid; (iv) Polyethylen; (v) Polyvinylchlorid; (vi) Polymeren von mindestens einem der oben erwähnten Materialien (i)-(v); (vii) Legierungen von mindestens einem der oben erwähnten Materialien (i)-(v); und (viii) Kombinationen, enthaltend mindestens eines der oben erwähnten Materialien (i)-(v).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das resistbeschichtete Substrat ein Halbleiterwafer ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Immersionslithographiesystem eine Waferstufe, einen Immersionsflüssigkeitsbehälter und eine Linse einschließt und mindestens ein Teil des Immersionsflüssigkeitshalters mit der hydrophilen Beschichtung beschichtet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Waferstufe, der Immersionsflüssigkeitsbehälter und die Linse jeweils mit der hydrophilen Beschichtung beschichtet sind.
Verfahren gemäß Anspruch 4, weiterhin umfassend: Reinigen mindestens eines Teils mindestens eines aus der Waferstufe, dem Immersionsflüssigkeitsbehälter und der Linse des Immersionslithographiesystems nach Durchführung der Immersionslithographie.
Verfahren gemäß Anspruch 4, weiterhin umfassend: Reinigen mindestens eines Teils mindestens eines aus der Waferstufe, dem Immersionsflüssigkeitsbehälter und der Linse des Immersionslithographiesystems, wenn ein durch einen Sensor gemessener Wert eine vordefinierte Grenze überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 4, weiterhin umfassend: Reinigen mindestens eines Teils mindestens eines aus der Waferstufe, dem Immersionsflüssigkeitsbehälter und der Linse des Immersionslithographiesystems unter Verwendung einer chemischen Reinigungslösung und einer Tensidlösung.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die chemische Reinigungslösung mindestens eines aus Ammoniak, Wasserstoffperoxid, Ozon, Schwefelsäure und Zusammensetzungen davon einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Tensidlösung mindestens eines aus einem ionischen Tensid und einem nicht-ionischen Tensid einschließt.
Immersionslithographiesystem, umfassend: eine Kammer zum Halten von Immersionsflüssigkeit, welche eine Vielzahl von Oberflächen aufweist; eine Immersionsflüssigkeit, die sich in der Kammer zum Halten der Immersionsflüssigkeit befindet; einen Substrattisch, welcher innerhalb der Immersionsflüssigkeitskammer positioniert ist; eine Linse; und eine Adhäsionsbeschichtung mit verminderter Kontaminierung, welche auf mindestens einer der Vielzahl von Oberflächen aufgetragen ist.
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 11, wobei die Adhäsionsbeschichtung mit verminderter Kontaminierung aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: (i) Siliciumdioxid; (ii) Polytetrafluorethylen; (iii) Fluorid; (iv) Polyethylen; (v) Polyvinylchlorid; (vi) Polymeren aus mindestens einem der oben erwähnten Materialien (i)-(v); (vii) Legierungen von mindestens einem der oben erwähnten Materialien (i)-(v); und (viii) Kombinationen, enthaltend mindestens eines der oben erwähnten Materialien (i)-(v).
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 11, wobei der Substrattisch zum Halten eines resistbeschichteten Halbleiterwafers konfiguriert ist.
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 11, weiterhin umfassend: eine Adhäsionsbeschichtung mit verminderter Kontaminierung, welche auf mindestens einem Teil des Substrattisches aufgetragen ist.
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 11, weiterhin umfassend: eine Adhäsionsbeschichtung mit verminderter Kontaminierung, welche auf mindestens einem Teil der Linse aufgetragen ist.
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 11, weiterhin umfassend: einen Mechanismus zum Liefern einer Reinigungslösung an die Kammer zum Halten von Immersionsflüssigkeit.
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 16, weiterhin umfassend: einen Sensor zum Detektieren, wann oder ob die Reinigungslösung zu der Kammer zum Halten von Immersionsflüssigkeit gegeben werden soll.
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 16, wobei die Reinigungslösung mindestens eines aus Ammoniak, Wasserstoffperoxid, Ozon, Schwefelsäure und Zusammensetzungen davon einschließt.
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 16, wobei die Reinigungslösung mindestens eines aus einem ionischen Tensid und einem nicht-ionischen Ten sid einschließt.
Immersionslithographiesystem, umfassend: einen Immersionsflüssigkeitsbehälter zum Halten einer Immersionsflüssigkeit; einen Tisch zum Positionieren eines resistbeschichteten Halbleiterwafers in dem Immersionsflüssigkeitsbehälter; einen Sensor in der Nähe des Immersionsflüssigkeitsbehälters; und eine Linse in der Nähe des Immersionsflüssigkeitsbehälters und positionierbar zur Projektion eines Bildes durch die Immersionsflüssigkeit und auf den resistbeschichteten Halbleiterwafer; wobei der Immersionsflüssigkeitsbehälter eine Beschichtung einschließt, welche konfiguriert ist, die Kontaminierungsadhäsion von Kontaminanten in der Immersionsflüssigkeit zu vermindern.
Immersionslithographiesystem gemäß Anspruch 20, wobei die Beschichtung die Eigenschaft der Erhöhung der Benetzbarkeit einer Oberfläche des Immersionsflüssigkeitsbehälters einschließt, welche an die Immersionsflüssigkeit anschließt.
Vorrichtung umfassend: eine Vielzahl von Komponenten, welche zur Durchführung von Immersionslithographie gemeinsam wirken können, wobei die Vielzahl von Komponenten eine oder mehrere Komponenten einschließt, welche aus der Gruppe bestehend aus: einer Waferstufe, einem Immersionsflüssigkeitsbehälter, einem Sensor und einer Linse ausgewählt sind; wobei mindestens ein Teil von mindestens einer der Vielzahl der Komponenten des Immersionslithographiesystems eine äußere Beschichtung hat, welche konfiguriert ist, einen Kontaktwinkel von größer als 50 Grad aufzuweisen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Beschichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: (i) Siliciumdioxid; (ii) Polytetrafluorethylen; (iii) Fluorid; (iv) Polyethylen; (v) Polyvinylchlorid; (vi) Polymeren aus mindestens einem der oben erwähnten Materialien (i)-(v); (vii) Legierungen von mindestens einem der oben erwähnten Materialien (i)-(v); und (viii) Kombinationen, enthaltend mindestens eines der oben erwähnten Materialien (i)-(v).