DE102006062988B3

DE102006062988B3 - Immersionslithographie-Prozess

Info

Publication number: DE102006062988B3
Application number: DE102006062988.4A
Authority: DE
Inventors: Ching-Yu Chang; Chin-Hsiang Lin
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2026-06-17
Also published as: CN1932648A; US20070058263A1; DE102006027846A1; JP2007081373A; SG130991A1; DE102006027846B4; FR2891067A1; FR2891067B1; TW200712784A; NL1032126A1; DE102006062988B8; IL176590A0; JP4486945B2; NL1032126C2

Abstract

Immersionsphotolithographie-Prozess (300), aufweisend: Formen (310) einer Resistschicht (120) auf einem Substrat (110), Formen (322) einer ersten Fluidschicht auf der Resistschicht (120), Ausgeben (330) eines zweiten Fluids, um den Raum zwischen einer Abbildungslinse (130) und der Resistschicht (120) zu füllen, und Beleuchten (340) der Abbildungslinse (130), um die Resistschicht (120) lithographisch zu belichten.

Description

Die Immersionslithographie umfasst üblicherweise das Belichten eines aufgetragenen Photoresists (Resist) durch voll entsalztes Wasser (VE-Wasser) hindurch, um ein Muster zu erzeugen, wobei das VE-Wasser für eine höhere Auflösung in den Raum zwischen einer Projektionslinse und der Resistschicht eingefüllt ist. Der Immersionslithographie-Prozess kann verschiedene Prozessschritte, wie zum Beispiel das Auftragen des Photoresists, das Vorbacken, das Immersionsbelichten, das Backen nach der Belichtung, das Entwickeln und das Hartbacken, umfassen. Jedoch treten bei den derzeitigen Immersionslithographie-Verfahren Mikroblasen auf, welche in dem eingefüllten VE-Wasser ausgebildet sind, was unter anderem zu Defekten im Muster, einer Verzerrung des Musters und einem Verlust des Musters führt.
WO 2005/015315 A2 ist gerichtet auf eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Immersionsvorrichtung, aufweisend eine Behandlungseinheit, eine Zuleitung, eine Ableitung und einen Behälter. In dieser bekannten Immersionsvorrichtung wird Immersionsflüssigkeit zirkuliert, wobei die Immersionsflüssigkeit gereinigt und auf konstanter Temperatur gehalten wird. Diese bekannte Immersionsvorrichtung wird in einer an sich bekannten Weise verwendet, um die Auflösung des Projektionsobjektivs zu erhöhen.
WO 2005/003864 A2 ist gerichtet auf ein Kopfelement mit einer Lithographie-Linsen-Struktur. Dieses bekannte Kopfelement umfasst zwei Sätze von Quellen-Einlässen sowie einen Auslass, wobei durch einen Quellen-Einlass-Satz ein Prozessfluid, wie z.B. voll entsalztes Wasser, auf eine Wafer-Oberfläche aufgebracht wird, wobei das Fluid einen Fluidmeniskus formt, der durch die Anwendung von Gas, wie z.B. IPA/N₂, durch den anderen Quellen-Einlass-Satz begrenzt werden kann. Mittels eines Vakuums können IPA/N₂ und das voll entsalzte Wasser entfernt werden.
Die WO 2005/003864 A2 ist gerichtet auf ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats, welches das Erzeugen eine fluiden Meniskus aufweist, um das Substat zu fertigen, wo der fluide Meniskus durch Zugabe von Fluid in den fluiden Meniskus und durch Zugabe von Fluid in den fluiden Meniskus durch ein Vakuum konstant wiederaufgefüllt wird. Das Verfahren weist ferner die Anwendung des fluiden Meniskus auf ein Photoresist auf einer Substratoberfläche auf und ein Durchlassen von gemustertem Licht zu dem Photoresist auf der Substratoberfläche durch den fluiden Meniskus.
Die US 2005/0007569 A1 ist gerichtet auf ein Herstellungsverfahren, das das Vorsehen eines Substrats aufweist, das zumindest teilweise mit einer strahlungsempfindlichen Material bedeckt ist; Projezieren eines gemusterten Strahls einer Strahlung auf eines _Zielbereich einer Schicht von strahlungsempfindlichen Material unter Verwendung des Projektionssysstems; und zulassen eines Systems, ds die Flüssigkeit vorsieht, um sich frei in der Richtung der optischen Achse des Projektionssystems zu bewegen.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Immersionsphotolithographie-Prozess nach Anspruch 1, 8 bzw. 14 bereit. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Aspekte der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung am besten verstanden, wenn diese zusammen mit der angehängten Zeichnung gelesen wird. Es wird betont, dass gemäß der üblichen Praxis in der Industrie verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale aus Gründen der Übersichtlichkeit willkürlich erhöht oder reduziert werden.
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Immersionslithographie-Vorrichtung.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Entgasungssystems, welches in der Vorrichtung von 1 integriert ist.
3 ist ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Durchführen eines Immersionslithographie-Prozesses mit reduzierten Mikroblasen gemäß Aspekten der Erfindung.
Es ist verständlich, dass in der folgenden Darstellung der Erfindung viele unterschiedliche Ausführungsformen oder Beispiele zum Ausführen unterschiedlicher Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellt sind. Spezifische Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind nachstehend beschrieben, um die Darstellung der Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele, und es ist nicht beabsichtigt, dass sie die Erfindung einschränken. Darüber hinaus ist es möglich, dass in der Darstellung der Erfindung Bezugszeichen und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt sind. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und schreibt keine Beziehung zwischen den verschiedenen Ausführungsformen und/oder den diskutierten Anordnungen vor.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Immersionslithographie-Vorrichtung 100, mittels der ein Substrat 110 einem Immersionslithographie-Prozess unterzogen wird. Das Substrat 110 kann ein Halbleiterwafer sein, welcher einen elementaren Halbleiter, einen Verbindungshalbleiter, einen Legierungshalbleiter oder Kombinationen davon aufweist. Der Halbleiterwafer kann eine oder mehrere Materialschichten aufweisen, zum Beispiel eine Polysilizium-Schicht, eine Metall-Schicht und/oder eine Dielektrikum-Schicht, welche mit einem Muster versehen werden sollen. Das Substrat 110 kann ferner eine darauf ausgebildete Musterschicht 120 aufweisen. Die Musterschicht kann eine Photoresist(Resist)-Schicht sein, welche auf einen Belichtungsprozess zum Erzeugen von Mustern anspricht.
Die Immersionslithographie-Vorrichtung 100 weist ein Linsensystem (oder ein Abbildungslinsensystem) 130 auf. Der Halbleiterwafer kann unterhalb des Linsensystems 130 auf einer Bühne (Tisch) 160 angeordnet sein. Das Linsensystem 130 kann ferner ein Beleuchtungssystem (zum Beispiel der Kondensor) aufweisen oder mit diesem integral sein, welches eine einzelne Linse oder mehrere Linsen und/oder andere Linsenkomponenten aufweisen kann. Zum Beispiel kann das Beleuchtungssystem Mikrolinsenanordnungen, Lochmasken (Schattenmasken) und/oder andere Strukturen aufweisen. Das Linsensystem 130 kann ferner eine Objektivlinse aufweisen, welche ein einzelnes Linsenelement oder eine Mehrzahl von Linsenelementen aufweisen kann. Jedes Linsenelement kann ein transparentes Substrat und ferner eine Mehrzahl von Anstrichschichten aufweisen. Das transparente Substrat kann eine konventionelle Objektivlinse sein und kann aus Quarzglas (SiO₂), Kalziumfluorid (CaF₂), Lithiumfluorid (LiF), Bariumfluorid (BaF₂) oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Die für jedes Linsenelement verwendeten Materialien können basierend auf der Wellenlänge des Lichts, welche in dem Lithographieprozess verwendet wird, ausgewählt werden, um Absorption und Streuung zu minimieren.
Das System 100 kann ein Immersionsfluid-Rückhaltemodul 140 zum Aufnehmen eines Immersionsfluids 150, wie zum Beispiel Wasser (wässrige Lösung oder voll entsalztes Wasser) oder ein Fluid mit einem hohen n-Wert (n ist der Brechungsindex, wobei der Wert von n hier größer ist als 1,44), aufweisen. Das Immersionsfluid-Rückhaltemodul 140 kann nahe des Linsensystems 130 (zum Beispiel um das Linsensystem 130 herum) angeordnet sein und zusätzlich zu dem Aufnehmen bzw. Zurückhalten/Stauen des Immersionsfluids für andere Funktionen ausgelegt sein. Das Immersionsfluid-Rückhaltemodul 140 und das Linsensystem 130 bilden einen Immersionskopf.
Das Immersionsfluid-Rückhaltemodul 140 kann verschiedene Öffnungen (oder Düsen) zum Bereitstellen des Immersionsfluids, zum Bereitstellen anderer Fluide, zum Bereitstellen von Reinigungsluft oder Ausblasluft zum Trocknen, zum Entfernen von gereinigtem Fluid und/oder zum Durchführen anderer geeigneter Funktionen aufweisen.
Das Modul 140 kann eine Öffnung, wie zum Beispiel den Einlass 141, als einen Immersionsfluid-Einlass (Modul-Auslass) aufweisen, um das Immersionsfluid 150 bereitzustellen und in den Raum zwischen dem Linsensystem 130 und dem Substrat 110, welches die darauf aufgetragene Resistschicht 120 aufweist, zu fördern. Das Modul 140 kann eine Öffnung 142 als einen Immersionsfluid-Auslass (Modul-Einlass) aufweisen, um das gereinigte/ausgeblasene Immersionsfluid und ein beliebiges anderes gereinigtes Fluid zu entfernen. Ein Entgasungssystem kann mit dem Modul 140 verbunden oder in diesem integriert sein und kann die Funktion aufweisen, das Immersionsfluid vor dem Einfüllen in den Raum zwischen dem Linsensystem 130 und dem Substrat 110 zu entgasen. Ein als Beispiel dienendes Entgasungssystem 200 ist in 2 als schematische Darstellung gezeigt. Das Entgasungssystem 200 kann einen oder mehrere Tanks 210a–c aufweisen, welche das Immersionsfluids enthalten. Die Tanks 210 können mittels einer Mehrzahl von Durchflussreglern 220a–d unter Verwendung von Master-Durchflussreglern (MFCs = master flow controllers) oder anderen geeigneten Ventilen in Reihe angeordnet sein. Das Entgasungssystem 200 kann ferner einen Durchflussregler 220d, welcher mit der Immersionsfluid-Quelle, wie zum Beispiel einer VE-Wasser-Quelle, verbunden ist, und einen weiteren Durchflussregler 220a aufweisen, welcher mit dem Immersionsfluid-Einlass 141 verbunden ist. Jeder Tank kann ferner mit einer Vakuumpumpe 230a–c verbunden sein, welche geeignet ist, in dem Tank einen Druck zu erzeugen, welcher geringer ist als eine Atmosphäre.
In einem Beispiel kann das Modul 140 eine oder mehrere Öffnungen zum Versprühen von Chemikalien, wie zum Beispiel die Öffnungen 143 und 144, aufweisen. Jede der Öffnungen 143 und 144 ist mit einer Chemikalienquelle verbunden und betreibbar, um die zugehörige Chemikalie unter Verwendung eines Durchflussreglers geregelt/gesteuert zu versprühen. Die Chemikalienquelle kann Chemikalien, wie zum Beispiel Isopropylalkohol, eine grenzflächenaktive Substanz und/oder ein Polymer, aufweisen. Jede Öffnung zum Versprühen von Chemikalien kann die zugehörige Chemikalie zu der Resistschicht 120 des Substrats 110, welches auf der Bühne 160 angeordnet ist, zu einer anderen Oberfläche und/oder in den Raum zwischen der Abbildungslinse 130 und dem Substrat 110 fördern. Das System 100 kann jede Öffnung zum Versprühen von Chemikalien regeln, um die zugehörige Chemikalie alleine, zusammen mit dem Immersionsfluid, zusammen mit anderen Chemikalien oder in einer Kombination davon einzuspeisen. Die Förderrate und andere Parameter können auch gemäß Prozessrezepten regelbar sein.
Das Modul 140 kann eine oder mehrere Gasöffnungen aufweisen, wobei jede der Gasöffnungen mit einer Gasquelle verbunden ist und gestaltet ist, um das zugehörige Gas, wie zum Beispiel Luft, Stickstoff, Sauerstoff, Argon oder ein anderes geeignetes Gas zum Ausblasen, Trocknen, Reinigen, Versprühen, Vorbehandeln und/oder für andere geeignete Funktionen, einzuspeisen. In einem Beispiel kann das Modul 140 zwei Luftöffnungen 145 und 146 aufweisen, um Luft bzw. Sauerstoff einzuspeisen. Die Öffnungen sind für eine optimierte Leistung angemessen gestaltet und angeordnet und können anders als in 1 dargestellt gestaltet/angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Öffnung 143 näher an der Linse angeordnet sein als die Öffnung 145 oder umgekehrt. Das System 100 kann jede Gasöffnung regeln, um das zugehörige Gas alleine, zusammen mit dem Immersionsfluid, zusammen mit einer oder mehreren Chemikalien, zusammen mit einem oder mehreren anderen Gasen oder in einer Kombination davon einzuspeisen. Die Förderrate und andere Parameter können auch gemäß Prozessrezepten geregelt werden. Die verschiedenen Öffnungen des Moduls 140, wie zum Beispiel die Einlassöffnung, die Auslassöffnung, die Chemikalienöffnung und die Gasöffnung, können in geeigneter Weise für eine optimale Funktion gemäß den Anwendungen und Verwendungen gestaltet sein. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen Öffnungen teilweise oder vollständig angeordnet sein, um integral mit der Substratbühne 160 zu sein. Alternativ kann das Immersionsfluid-Rückhaltemodul 140 mit den verschiedenen Öffnungen integral mit der Substratbühne 160 ausgebildet sein.
Die Substratbühne (Bühne) 160 des Systems 100 ist betreibbar, um das Substrat 110 festzuhalten und relativ zu dem Linsensystem 130 zu bewegen. Zum Beispiel kann die Bühne 160 derart konstruiert sein, dass sie für eine translatorische und/oder eine Rotationsverschiebung zur Ausrichtung des Wafers, für die Step-Technik (Stepping) und für die Scan-Technik (Scanning) geeignet ist. Das System 100 kann betreibbar sein, um zusätzliche Funktionen und/oder eine verbesserte Belichtungsqualität durchzuführen, wie zum Beispiel ein chemisches Spülen, das Sprühen einer Fluidschicht vor dem Ausgeben des Immersionsfluids und/oder ein Entgasen des Immersionsfluids.
Das Immersionslithographie-System 100 kann ferner eine Strahlungsquelle (nicht gezeigt) aufweisen. Die Strahlungsquelle kann eine geeignete Ultraviolett(UV)-Licht-Quelle sein. Zum Beispiel kann die Strahlungsquelle eine Quecksilberlampe mit einer Wellenlänge von 436 nm (G-Linie) oder 365 nm (I-Linie), ein Kryptonfluorid(KrF)-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von 248 nm, ein Argonfluorid(ArF)-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von 193 nm, ein Fluorid(F₂)-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von 157 nm oder eine andere Lichtquelle mit einer gewünschten Wellenlänge (zum Beispiel unterhalb ungefähr 100 nm) sein.
Eine Photomaske (auch als eine Maske oder ein Retikel bezeichnet) kann während des Immersionslithographie-Prozesses zwischen das Linsensystem 130 und die Musterschicht 120 eingebracht werden. Die Maske kann ein transparentes Substrat und eine gemusterte Absorptionsschicht aufweisen. Für das transparente Substrat kann Quarzglas (SiO₂) verwendet werden, welches relativ frei von Defekten ist, wie zum Beispiel Borosilikatglas und Natronkalkglas. Für das transparente Substrat können Kalziumfluorid und/oder andere geeignete Materialien verwendet werden. Die gemusterte Absorptionsschicht kann unter Verwendung einer Mehrzahl von Prozessen und einer Mehrzahl von Materialien geformt werden, wie zum Beispiel mittels Abscheidens eines Metallfilms, welcher aus Chrom (Cr) und Eisenoxid hergestellt wird, oder eines anorganischen Films, welcher aus MoSi, ZrSiO, SiN, und/oder TiN hergestellt wird. Ein Lichtstrahl kann teilweise oder vollständig geblockt werden, wenn er auf einen Absorptionsbereich trifft. Die Absorptionsschicht kann derart gemustert sein, dass sie ein oder mehrere Öffnungen aufweist, durch welche ein Lichtstrahl treten kann ohne von der Absorptionsschicht absorbiert zu werden.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm von einer Ausführungsform eines Immersionslithographie-Prozesses 300 zum Reduzieren der Mikroblasen und der durch die Mikroblasen verursachten Defekte. Der Prozess 300 kann das Immersionslithographie-System 100 und das Entgasungssystem 200, welche miteinander verbunden sind oder eine Einheit bilden, verwenden. Der Prozess 300 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 1–3 beschrieben.
Der Prozess 300 kann bei Schritt 310 mit dem Formen einer Resistschicht 120 auf einem Halbleiterwafer oder einem anderen geeigneten Substrat 110 beginnen. Die Resistschicht 120 kann mittels eines normalen Beschichtungsverfahrens, wie zum Beispiel der Rotationsbeschichtung, und/oder mittels anderer geeigneter Prozesse, wie zum Beispiel der chemischen Gasphasenabscheidung, geformt werden. Die Resistschicht 120 kann ein geeignetes Resistmaterial, wie zum Beispiel ein chemisch verstärktes (CA = chemical amplifier) Resistmaterial, aufweisen. Andere geeignete Prozesse, wie zum Beispiel ein sanftes Backen, können vor oder nach der Resist-Auftragung 310 durchgeführt werden.
Bei Schritt 320 kann in dem Prozess 300 ein Vorbehandlungsprozess durchgeführt werden, um Mikroblasen und/oder andere mit dem Prozess verbundene Defekte während der Immersionsbelichtung zu reduzieren. In einem Beispiel kann der Vorbehandlungsschritt 320 einen Prozess aufweisen, um eine Fluidschicht auf der Resistschicht 120, welche auf dem Substrat 110 aufgetragen ist, zu formen. Die Fluidschicht kann mittels des Immersionslithographie-Systems 100 und unter Verwendung einer geeigneten Öffnung, um das Fluid auf die Resistschicht 120 zu sprühen, geformt werden. Das Fluidmaterial kann zum Beispiel VE-Wasser (deionisiertes Wasser), eine grenzflächenaktive Substanz, ein Polymer, Isopropylalkohol, ein basisches Fluid, ein saures Fluid, ein Lösungsmittel oder Kombinationen davon aufweisen.
In einem anderen Beispiel kann der Vorbehandlungsschritt 320 einen Entgasungsprozess 324 aufweisen, um das Immersionsfluid (zum Beispiel VE-Wasser) zu entgasen, bevor das Immersionsfluid ausgelassen wird. Das Entgasen kann mittels des Entgasungssystems 200 durchgeführt werden, welches mit dem Immersionslithographie-System 100 verbunden ist oder in demselben integriert ist. Das Entgasungssystem 200 kann eine oder mehrere Pumpen 230a–c aufweisen, welche in Reihe geschaltet sind, wobei jede der Pumpen 230a–c in dem zugehörigen Tank 210a–c einen Druck, welcher geringer ist als ungefähr eine Atmosphäre, erzeugt und derart gestaltet ist, dass das in dem Immersionsfluid gelöste Gas wirksam entfernt werden kann. Wie in 2 dargestellt, können mehrere Pumpen 230a–c verwendet werden, um ein Immersionsfluid bereitzustellen, das im Wesentlichen entgast ist. Das Entgasen kann mit dem nächsten Schritt des Einfüllens des entgasten Immersionsfluids in den Raum zwischen dem Linsensystem 130 und dem Substrat 110 kombiniert sein.
In einem anderen Beispiel kann der Vorbehandlungsschritt 320 einen Resist-Vorprozess 326 aufweisen. Der Resist-Vorprozess kann ein Spülen mit VE-Wasser kombiniert mit einer teilweisen Belichtung oder einer grenzflächenaktiven Substanz verwenden. Bei einer Option kann die Resistschicht 120 teilweise belichtet werden und dann mit VE-Wasser für eine vorbestimmte Dauer gespült werden. Bei einer anderen Option kann die Resistschicht 120 mit einer Lösung aus VE-Wasser und einer grenzflächenaktiven Substanz, welche in einem vorbestimmten Anteil beigemischt wurde, gespült werden. Die grenzflächenaktive Substanz kann in der Quelle der grenzflächenaktiven Substanz gemäß einem Prozessrezept mit VE-Wasser vermischt werden und wird dann durch eine Chemikalienöffnung, wie zum Beispiel die Öffnung 143, auf die Resistschicht 120 des Substrats 110 gesprüht. Die grenzflächenaktive Substanz ist ein Material, das die Oberflächenspannung beträchtlich reduzieren kann, wenn es in einer niedrigen Konzentration verwendet wird. Die grenzflächenaktive Substanz kann verschiedene Arten aufweisen, einschließlich nicht ionische, anionische, kationische oder amphotere. Eine geeignete grenzflächenaktive Substanz ist kompatibel mit dem Resistmaterial und kann die Oberflächenspannung der Resistschicht 120 wirksam reduzieren. Zum Spülen kann eine Art von grenzflächenaktiver Substanz verwendet werden, oder mehrere Arten von grenzflächenaktiven Substanzen können kombiniert sein, um einen optimierten Effekt beim Reduzieren der Oberflächenspannung der Resistschicht 120 zu erreichen. Die beiden Optionen können alternativ verwendet werden oder in verschiedenen Ausführungsformen integriert sein.
Der Vorbehandlungsschritt 320 ist ausgelegt, um die Ausbildung von Mikroblasen während des Einfüllens des Immersionsfluids bei dem nächsten Schritt zu reduzieren. Die Vorbehandlungsprozesse 322, 324 und 326 können alleine verwendet werden oder in verschiedener Weise für ein optimales Resultat kombiniert werden. Zum Beispiel kann die Resistschicht 120 mit einer grenzflächenaktiven Substanz/VE-Wasser gespült werden und anschließend entgastes VE-Wasser eingefüllt werden. In einem anderen Beispiel kann eine Fluidschicht auf der Resistschicht 120 geformt werden und anschließend das entgaste VE-Wasser in den Raum zwischen dem Linsensystem 130 und dem Substrat 110 eingefüllt werden. Nach dem Vorbehandlungsprozess 320 kann der Kontaktwinkel zwischen dem VE-Wasser und der Resistschicht 120 auf weniger als ungefähr 100° reduziert sein. Die Prozesse 322 und 326 können in einer unterschiedlichen Kammer durchgeführt werden und unterschiedliche Zuführstrukturen verwenden.
Bei Schritt 330 kann in dem Prozess 300 das Immersionsfluid in den Raum zwischen dem Linsensystem 130 und dem Substrat 110 eingefüllt werden. Das Immersionsfluid kann VE-Wasser sein und kann mittels des Einlasses 141 bereitgestellt werden. Es ist möglich, dass das Immersionsfluid den Raum zwischen dem Linsensystem 130 und dem Substrat 110 nur teilweise füllt. Zum Beispiel kann der Raum unterhalb eines Beleuchtungsfleckes gefüllt werden, und das eingefüllte Immersionsfluid kann zusammen mit dem Beleuchtungsfleck bewegt werden. Das Immersionsfluid kann mittels des Entgasungsprozesses 324 entgast werden. Die Oberseite der Resistschicht 120 kann mit VE-Wasser gespült werden, mit einer grenzflächenaktiven Substanz/VE-Wasser gespült werden oder teilweise belichtet und mit VE-Wasser gespült werden und anschließend mit dem Immersionsfluid befüllt werden.
Der Prozess 300 kann bei Schritt 340 mit dem Belichten der Resistschicht 120 fortgesetzt werden. Die Resistschicht 120 wird durch das Linsensystem 130, eine gemusterte Maske und das Immersionsfluid hindurch, welches in den Raum zwischen dem Linsensystem 130 und dem Substrat 130 eingefüllt ist, mit der Strahlungsenergie der Strahlungsquelle beleuchtet. Die Strahlungsquelle kann eine Ultraviolett-Licht-Quelle sein, zum Beispiel ein Krypton-Fluorid(KrF, 248 nm)-Excimerlaser, ein Argonfluorid(ArF, 193 nm)-Excimerlaser oder ein F₂(157 nm)-Excimerlaser. Entsprechend der Belichtungsdosierung und der Intensität der Strahlungsquelle wird der Wafer der Strahlung für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt.
Andere Prozessschritte können in den Prozess 300 eingebunden sein. Zum Beispiel kann nach dem Schritt 340 ein Entwicklungsschritt durchgeführt werden, um die belichteten (oder die abgeschirmten) Resistbereiche zu entfernen, um eine gemusterte Resistschicht 120 zu formen. Die Resistschicht 120 kann mittels mehrerer Backschritte, wie zum Beispiel ein Backen nach der Belichtung (PEB = post exposure baking) zwischen der Belichtung und der Entwicklung und ein Hartbacken nach der Entwicklung, thermisch behandelt werden.
Folglich stellt die Erfindung ein Immersionslithographie-System 100 bereit. Das System 100 weist eine Abbildungslinse 130 mit einer Vorderseite (Vorderfläche), eine Substratbühne 160, welche derart positioniert ist, dass sie unterhalb der Vorderseite (Vorderfläche) der Abbildungslinse 130 liegt, und eine Fluid-Rückhaltestruktur 140 auf, welche gestaltet ist, um ein erstes Fluid aufzunehmen, mit dem der Raum zwischen der Vorderseite (Vorderfläche) und einem Substrat 110 auf der Substratbühne 160 zumindest teilweise füllbar ist. Die Fluid-Rückhaltestruktur 140 weist ferner zumindest einen von einem ersten Einlass 141 und einem zweiten Einlass auf. Der erste Einlass 141 (Fluid-Rückhaltestruktur-Auslass) ist in der Nähe der Abbildungslinse 130 angeordnet und mit einem Vakuumpumpensystem verbunden, und der erste Einlass 141 ist betreibbar, um das erste Fluid an den Raum bereitzustellen. Der zweite Einlass (Fluid-Rückhaltestruktur-Auslass) ist in der Nähe der Abbildungslinse 130 angeordnet und betreibbar, um ein zweites Fluid auf dem Substrat vorzusehen. Bei dem System 100 kann das zweite Fluid aus der Gruppe ausgewählt sein, welche aus Luft, Stickstoff, Sauerstoff, VE-Wasser, Alkohol, einer grenzflächenaktiven Substanz und Kombinationen davon besteht. Die Fluid-Rückhaltestruktur 140 kann um die Abbildungslinse 130 herum angeordnet sein. Das Vakuumpumpensystem kann betreibbar sein, um das erste Fluid zu entgasen, und der erste Einlass 141 ist gestaltet und angeordnet, um das erste Fluid zu fördern, nachdem es entgast wurde.
Die Erfindung stellt ferner eine Immersionslithographie-Vorrichtung 100 bereit. Die Vorrichtung 100 weist eine Abbildungslinse 130 mit einer Vorderseite, eine Substratbühne 160, welche derart angeordnet ist, dass sie unterhalb der Vorderseite der Abbildungslinse 130 liegt, ein Fluid-Rückhaltemodul 140, welches nahe der Abbildungslinse 130 angeordnet ist und welches gestaltet ist, um ein Fluid aufzunehmen, welches den Raum zwischen der Vorderseite und einem Substrat 110 auf der Substratbühne 160 zumindest teilweise füllt, und ein Fluideinlass-System auf, welches gestaltet ist, um das Fluid zu entgasen und das Fluid zu dem Raum zwischen der Vorderseite und dem Substrat 110 auf der Substratbühne 160 zu fördern. Das Fluideinlass-System kann bei dieser Vorrichtung 100 zumindest eine Pumpe 230a–c aufweisen, welche gestaltet ist, um das erste Fluid zu entgasen. Mittels der Pumpe 230a–c kann der Fluiddruck bzw. der Druck, der auf das Fluid wirkt, auf weniger als eine Atmosphäre eingestellt werden. Das Fluideinlass-System weist zumindest zwei Einlässe auf, wobei jeder der Einlässe betreibbar ist, um Fluid zu dem Raum zu fördern.
Die Erfindung stellt auch einen Immersionsphotolithographie-Prozess 300 bereit. Der Prozess 300 umfasst das Formen 310 einer Resistschicht 120 auf einem Substrat 110, das Formen 322 einer ersten Fluidschicht auf der Resistschicht 120, das Ausgeben 330 eines zweiten Fluids, um den Raum zwischen einer Abbildungslinse 130 und der Resistschicht 120 zu füllen, und das Beleuchten 340 der Abbildungslinse 130, um eine lithographische Belichtung der Resistschicht 120 durchzuführen. In dem Prozess 300 kann die erste Fluidschicht ein Fluidmaterial aufweisen, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus VE-Wasser, einer grenzflächenaktiven Substanz, einem Polymer, Isopropylalkohol, einem sauren Fluid, einem basischen Fluid, einem Lösungsmittel und Kombinationen davon besteht. Die erste Fluidschicht kann mittels einer Düse auf der Resistschicht 120 geformt werden. Die Düse kann in einem Immersionskopf integriert sein. Alternativ kann die erste Fluidschicht vor dem Resist-Auftrag 310 auf dem Substrat 110 geformt werden. Das zweite Fluid kann VE-Wasser, ein entgastes Fluid mit einem hohen n-Wert (zum Beispiel eine H₃PO₄-Lösung) oder entgastes VE-Wasser aufweisen. Nach dem Formen 322 der ersten Fluidschicht auf der Resistschicht 120 kann die Resistschicht 120 gegenüber dem zweiten Fluid einen Kontaktwinkel haben, der kleiner ist als 100°.
Die Erfindung stellt ferner einen Immersionsphotolithographie-Prozess 300 bereit. Dieser Prozess 300 umfasst: das Formen 310 einer Resistschicht 120 auf einem Substrat 110, eine Vorbehandlung 320, um Defekte, welche während der Beleuchtung mit einem ersten Fluid verbunden sind, zu reduzieren, das Ausgeben 330 des ersten Fluids nach der Vorbehandlung 320, um den Raum zwischen einer Abbildungslinse 130 und der Resistschicht 120, welche auf dem Substrat 110 geformt ist, welches auf einer Substratbühne 160 angeordnet ist, zu füllen, und das Beleuchten 340 der Abbildungslinse 130, um die Resistschicht 120 auf dem Substrat 110 lithographisch zu belichten. Die Vorbehandlung 320 umfasst zumindest einen der folgenden Schritte: Entgasen 324 des ersten Fluids, Formen 322 einer zweiten Fluidschicht auf der Resistschicht 120, teilweises Belichten der Resistschicht 120 und Spülen der Resistschicht 120 mit voll entsalztem Wasser sowie Spülen der Resistschicht 120 mit einer grenzflächenaktiven Substanz, einer sauren Lösung, einer basischen Lösung, einem Lösungsmittel, voll entsalztem Wasser oder einer Kombination davon.
In diesem Prozess 300 kann das erste Fluid voll entsalztes Wasser aufweisen. Die zweite Fluidschicht kann ein Fluidmaterial aufweisen, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus voll entsalztem Wasser, einer grenzflächenaktiven Substanz, einem Polymer, Isopropylalkohol und Kombinationen davon besteht. Das Entgasen 324 des ersten Fluids kann die Verwendung von zumindest einer Vakuumpumpe 230a–c aufweisen. Nach der Vorbehandlung 320 kann die Resistschicht 120 einen Kontaktwinkel von weniger als 100° haben.
Die Erfindung stellt auch einen Immersionsphotolithographie-Prozess 300 bereit. Dieser Prozess 300 umfasst: Formen 310 einer Resistschicht 120 auf einem Substrat 110, Entgasen 324 und Ausgeben 330 von voll entsalztem Wasser oder einem Fluid mit einem hohen n-Wert, um den Raum zwischen einer Abbildungslinse 130 und der Resistschicht 120, welche auf dem Substrat 110 geformt ist, welches derart angeordnet ist, dass es unterhalb der Abbildungslinse 130 liegt, zu füllen, und Beleuchten 340 der Abbildungslinse 130, um ein lithographisches Belichten der Resistschicht 120 durchzuführen.
Gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der Erfindung kann ein Immersionslithographie-System 100 aufweisen:
eine Abbildungslinse 130 mit einer Vorderseite,
eine Substratbühne 160, welche derart angeordnet ist, dass sie unterhalb der Vorderseite der Abbildungslinse 130 liegt, und
eine Immersionsfluid-Rückhaltestruktur 140, welche gestaltet ist, um ein erstes Fluid aufzunehmen, welches den Raum zwischen der Vorderseite und einem Substrat 110 auf der Substratbühne 160 zumindest teilweise füllt, wobei die Immersionsfluid-Rückhaltestruktur 140 ferner zumindest einen von:
einem ersten Einlass 141, der nahe der Abbildungslinse 130 angeordnet ist und der mit einem Vakuumpumpensystem verbunden ist, wobei der erste Einlass 141 betreibbar ist, um das erste Fluid an den Raum zwischen der Vorderseite und dem Substrat 110 bereitzustellen, und
einem zweiten Einlass aufweist, welcher nahe der Abbildungslinse 130 angeordnet ist und welcher betreibbar ist, um ein zweites Fluid auf dem Substrat 110 vorzusehen.
Bei diesem System 100 kann das zweite Fluid z.B. aus der Gruppe ausgewählt sein, welche aus Luft, Stickstoff, Sauerstoff, voll entsalztem Wasser, Alkohol, einer grenzflächenaktiven Substanz und Kombinationen davon besteht.
Bei diesem System 100 kann die Immersionsfluid-Rückhaltestruktur 140 z.B. um die Abbildungslinse 130 herum angeordnet sein.
Bei diesem System 100 kann das Vakuumpumpensystem z.B. betreibbar sein, um das erste Fluid zu entgasen, wobei der erste Einlass 141 angeordnet ist, um das erste Fluid zu dem Raum zu fördern, nachdem es entgast wurde.
Gemäß einer weiteren beispielgebenden Ausführungsform der Erfindung kann eine Immersionslithographie-Vorrichtung 100 aufweisen:
eine Abbildungslinse 130 mit einer Vorderseite,
eine Substratbühne 160, welche derart angeordnet ist, dass sie unterhalb der Vorderseite der Abbildungslinse 130 liegt,
ein Fluid-Rückhaltemodul 140, welches nahe der Abbildungslinse 130 angeordnet ist und welches gestaltet ist, um ein Fluid aufzunehmen, welches den Raum zwischen der Vorderseite und einem Substrat 110 auf der Substratbühne 160 zumindest teilweise füllt, und
ein Fluideinlass-System, welches gestaltet ist, um das Fluid zu entgasen und zu dem Raum zu fördern.
Bei dieser Vorrichtung 100 kann das Fluideinlass-System z.B. zumindest eine Pumpe 230a–c aufweisen, welche gestaltet ist, um das Fluid zu entgasen.
Bei dieser Vorrichtung 100 kann die Pumpe 230a–c z.B. den Druck, der auf das Fluid wirkt, auf weniger als eine Atmosphäre einstellen.
Bei dieser Vorrichtung 100 kann das Fluideinlass-System z.B. zumindest zwei Einlässe aufweisen, wobei jeder der Einlässe betreibbar ist, um Fluid zu dem Raum zu fördern.
Obgleich die Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, ist es für den Fachmann verständlich, dass er verschiedene Änderungen, Substitutionen und Veränderungen vornehmen kann, ohne von dem Geist und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Immersionsphotolithographie-Prozess (300), aufweisend: Formen (310) einer Resistschicht (120) auf einem Substrat (110), Formen (322) einer ersten Fluidschicht auf der Resistschicht (120), Ausgeben (330) eines zweiten Fluids, um den Raum zwischen einer Abbildungslinse (130) und der Resistschicht (120) zu füllen, und Beleuchten (340) der Abbildungslinse (130), um die Resistschicht (120) lithographisch zu belichten.
Prozess (300) nach Anspruch 1, wobei die erste Fluidschicht ein Fluid aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus voll entsalztem Wasser, einer grenzflächenaktiven Substanz, einer sauren Lösung, einer basischen Lösung, einem Lösungsmittel, einem Polymer, Isopropylalkohol und Kombinationen davon besteht.
Prozess (300) nach Anspruch 1, wobei die erste Fluidschicht mittels einer Düse auf der Resistschicht (120) geformt wird.
Prozess (300) nach Anspruch 3, wobei die Düse in einem Immersionskopf integriert ist.
Prozess (300) nach Anspruch 1, wobei das zweite Fluid voll entsalztes Wasser aufweist.
Prozess (300) nach Anspruch 1, wobei das zweite Fluid entgastes voll entsalztes Wasser aufweist.
Prozess (300) nach Anspruch 1, wobei das zweite Fluid nach dem Formen (322) der ersten Fluidschicht auf der Resistschicht (120) einen Kontaktwinkel bezüglich der Resistschicht (120) von weniger als 100° hat.
Immersionsphotolithographie-Prozess (300), aufweisend: Formen (310) einer Resistschicht (120) auf einem Substrat (110), Vorbehandeln (320), um Defekte zu reduzieren, welche mit dem Immersionsphotolithographie-Prozess (300) verbunden sind, Ausgeben (330) eines ersten Fluids nach dem Vorbehandeln (320), um den Raum zwischen einer Abbildungslinse (130) und der Resistschicht (120), welche auf dem Substrat (110) geformt ist, das auf einer Substratbühne (160) angeordnet ist, zu füllen, und Beleuchten (340) der Abbildungslinse (130), um die Resistschicht (120) lithographisch zu belichten.
Prozess (300) nach Anspruch 8, wobei das Vorbehandeln (320) zumindest einen der folgenden Schritte aufweist: Entgasen (324) des ersten Fluids, Formen (322) einer zweiten Fluidschicht auf der Resistschicht (120), und Spülen der Resistschicht (120) mit einem von einer grenzflächenaktiven Substanz, einer sauren Lösung, einer basischen Lösung, einem Lösungsmittel, VE-Wasser und Kombinationen davon.
Prozess (300) nach Anspruch 9, wobei das erste Fluid voll entsalztes Wasser aufweist.
Prozess (300) nach Anspruch 9, wobei die zweite Fluidschicht ein Fluidmaterial aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus voll entsalztem Wasser, einer grenzflächenaktiven Substanz, einem Polymer, Isopropylalkohol und Kombinationen davon besteht.
Prozess (300) nach Anspruch 9, wobei das Entgasen (324) des ersten Fluids die Verwendung von zumindest einer Vakuumpumpe (230a–c) aufweist.
Prozess (300) nach Anspruch 9, wobei die Resistschicht (120) nach dem Vorbehandeln (320) einen Kontaktwinkel bezüglich des ersten Fluids von weniger als 100° hat.
Immersionsphotolithographie-Prozess, aufweisend: Formen (310) einer Resistschicht (120) auf einem Substrat (110), Entgasen (324) und Ausgeben (330) von voll entsalztem Wasser, um den Raum zwischen einer Abbildungslinse (130) und der Resistschicht (120), welche auf dem Substrat (110) geformt ist, welches derart angeordnet ist, dass es unterhalb der Abbildungslinse (130) liegt, zu füllen, und Beleuchten (340) der Abbildungslinse (130), um die Resistschicht (120) lithographisch zu belichten.