JP2006191058A - デバイス製造方法、トップコート材料、及び基板 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスの製造方法、トップコート材料、及びトップコート付き基板を提供すること。
【解決手段】浸漬リソグラフィにおいて、投影システムの最終要素、浸漬流体及びトップコート中で内部反射が起こらないようにするために、浸漬流体、トップコート及びレジストの厚さｄ_ｌ、ｄ_ｔｃ及びｄ_ｒ、及び屈折率ｎ_ｌ、ｎ_ｔｃ及びｎ_ｒは、次の条件を満たす。
ｎ_ｌ≦ｎ_ｔｃ≦ｎ_ｒ
ｄ_ｌ＞約５．λ
ｄ_ｔｃ≦約５．λ
【選択図】図６

Description

本発明は、デバイスの製造方法、トップコート材料、及びトップコート付き基板に関する。

リソグラフィ装置は、基板、通常は基板の目標部分に所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合、代わりにマスク又はレチクルと呼ばれるパターン形成デバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成されるべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコン・ウェハ）の目標部分（例えば、１つ又は複数のチップの部分を含む）に転写することができる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられた感放射性材料（レジスト）の層に像を形成することによっている。一般に、単一の基板は、連続してパターン形成される、隣接する目標部分のネットワークを含む。知られているリソグラフィ装置には、いわゆるステッパといわゆるスキャナがあり、ステッパでは、各目標部分が、目標部分に全パターンが一度に露光されることによって照射され、スキャナでは、各目標部分が、放射ビームによってパターンが所定の方向（「走査」方向）に走査され、同時に同期してこの方向に対して平行又は反平行に基板が走査されることによって照射される。パターンを基板にインプリントすることによって、パターン形成デバイスから基板にパターンを転写することもできる。

投影システムの最終要素と基板の間のスペースを満たすように、リソグラフィ投影装置の基板を比較的高い屈折率を有する液体、例えば水に浸漬することが提案されている。このことの目的は、より小さなフィーチャの像を形成できるようにすることである。というのは、露光放射は液体中で波長がより短いからである。（液体の効果は、システムの実効ＮＡを大きくし、且つ焦点深度も深くすることとみなすこともできる。）固体粒子（例えば、石英）が懸濁した水を含んだ他の浸漬液が提案されている。

しかし、基板又は基板と基板テーブルを液体の槽の中に沈めることは（例えば米国特許第４，５０９，８５２号を参照されたい。これによって、この特許全体を参照して本明細書に組み込む）、走査露光中に加速しなければならない大きな液体の塊があることを意味する。このことは、追加のモータ又はもっと強力なモータを必要とし、液体の乱流が望ましくない予期しない効果につながることがある。

提案された解決策の１つは、液体供給システムで投影システムの最終要素と基板の間の基板の局所だけに液体を供給することである（基板は、一般に、投影システムの最終要素よりも大きな表面積を有している）。この手筈を整えるために提案された１つの方法は、その全体を参照により本明細書に組み込むＰＣＴ特許出願第ＷＯ９９／４９５０４号に開示されている。図２及び３に示されているように、液体は、好ましくは最終要素に対する基板の動きの方向に沿って少なくとも１つの入口ＩＮで基板上に供給され、投影システムの下を通過した後で少なくとも１つの出口ＯＵＴで除去される。すなわち、基板がその最終要素の下で−Ｘ方向に走査されるときに、液体は最終要素の＋Ｘ側から供給されて−Ｘ側から吸収される。図２は、液体が入口ＩＮを介して供給され最終要素の他方の側で出口ＯＵＴによって吸収される構成を模式的に示し、この出口ＯＵＴは低圧源に接続されている。図２の例示では、液体は、最終要素に対する基板の動きの方向に沿って供給されるが、このようである必要はない。最終要素のまわりに位置付けされた様々な向き及び数の入口及び出口が可能であり、１つの例が図３に示されている。図３では、両側に出口の付いた４組の入口が、最終要素のまわりに規則正しいパターンで設けられている。

浸漬液、すなわち投影システムと基板の間のスペースを満たす液体として使用するために、超純水のような様々な異なる材料が提案されている。超純水は、「ドライ」・リソグラフィで使用されたレジストと化学的に相互作用し、したがって浸漬リソグラフィ用の新しいレジストの開発及び／又はレジストと浸漬液の間でのいわゆるトップコートの使用につながっている。

水の他に、硫酸及び例えばＡｌ_２Ｏ_３のナノ粒子の懸濁液を含んだ、例えば１．６を超えるより高い屈折率を有する他の液体を、浸漬リソグラフィで使用することができる。

したがって、例えば、約１．６よりも大きな屈折率を有する浸漬流体と共用できるトップコートを設けることが有利である可能性がある。

本発明の態様に従って、
パターン形成された放射ビームを液体を通して基板上に設けられたレジストに投影することを備えるデバイス製造方法が提供され、この製造方法では、
レジストと液体の間にトップコート層が設けられ、そのトップコート層はパターン形成されたビームの放射の波長の約５倍以下の厚さを有し、
その液体はパターン形成されたビームの放射の波長の約５倍以上の厚さを有し、さらに、
液体、トップコート及びレジストは、第１、第２及び第３の屈折率をそれぞれ有し、第１の屈折率は第２の屈折率以下であり、且つ第２の屈折率は第３の屈折率以下である。

本発明の他の態様に従って、パターン形成された放射ビームを液体を通して基板上に設けられたレジストに投影することを備えるデバイス製造方法が提供され、この製造方法では、
レジストと液体の間にトップコート層が設けられ、そのトップコート層は

に実質的に等しい厚さを有し、ここで

、λはパターン形成されたビームの放射の波長であり、ＮＡは基板に対する開口数であり、ｎ_ｌは液体の屈折率であり、ｎ_ｔｃはトップコートの屈折率であり、ｎ_ｒはレジストの屈折率であり、
その液体は、λの約５倍以上の厚さを有し、
そのレジストは、λの１／２倍から１倍までの範囲の厚さを有し、さらに、
ｎ_ｌはｎ_ｔｃ以下であり、ｎ_ｔｃはｎ_ｒ以下であり、且つｎ_ｔｃはｎ_ｌとｎ_ｒの積の二乗根にほぼ等しい。

本発明の他の態様に従って、
パターン形成された放射ビームを液体を通して基板上に設けられたレジストに投影することを備えるデバイス製造方法が提供され、この製造方法では、レジストと液体の間にトップコート層が設けられ、トップコートはナノ粒子の懸濁を含む。

本発明の態様に従って、
パターン形成された放射ビームを液体を通して基板上に設けられたレジストに投影することを備えるデバイス製造方法が提供され、この製造方法では、レジストと液体の間にトップコート層が設けられ、且つレジストとトップコートの間にプライマ層が設けられ、そのプライマ層はパターン形成されたビームの放射の波長よりも小さな厚さを有する。

本発明の態様に従って、
放射で露光することができるレジストで実質的に覆われた表面と、
レジストを実質的に覆うトップコート層であって、放射の波長の約５倍以下の厚さを有するトップコート層と、を備える基板が提供され、
トップコート及びレジストは第１及び第２の屈折率をそれぞれ有し、第１の屈折率は第２の屈折率以下である。

本発明の態様に従って、
放射で露光することができるレジストで実質的に覆われた表面と、
レジストを実質的に覆うトップコート層と、
レジストとトップコート層の間に設けられたプライマ層であって、放射の波長よりも小さな厚さを有するプライマ層と、を備える基板が提供される。

本発明の他の態様に従って、
放射で露光することができるレジストで実質的に覆われた表面であって、そのレジストが波長の１／２倍から１倍までの範囲の厚さを有するものである表面と、
レジストを実質的に覆うトップコート層であって、波長の約１／４の厚さを有するトップコート層と、を備える基板が提供され、
ここで、トップコート及びレジストが第１及び第２の屈折率をそれぞれ有し、第１の屈折率は第２の屈折率以下である。

本発明の他の態様に従って、
放射で露光することができるレジストで実質的に覆われた表面と、
レジストを実質的に覆うトップコート層と、を備える基板が提供され、そのトップコートはナノ粒子の懸濁を含んでいる。

ここで、ただ例として、添付の図面を参照して、本発明の実施例を説明する。図面では、対応する参照符号は、対応する部分を示す。

図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を模式的に示す。本装置は、
− 放射ビームＰＢ（例えば、ＵＶ放射又はＤＵＶ放射）を条件付けするように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターン形成デバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、且つ特定のパラメータに従ってパターン形成デバイスを正確に位置付けするように構成された第１の位置決め装置ＰＭに接続された支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴと、
− 基板（例えば、レジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するように構築され、且つ特定のパラメータに従って基板を正確に位置付けするように構成された第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、
− パターン形成デバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のチップを備える）に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズ・システム）ＰＬと、を備えている。

照明システムは、放射の方向付け、整形、又は制御を行うために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又は他の型の光学部品、又はそれらの任意の組合せのような様々な型の光学部品を含むことができる。

支持構造は、パターン形成デバイスを支持する。すなわち、パターン形成デバイスの重さを支える。支持構造は、パターン形成デバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び、例えばパターン形成デバイスが真空環境中に保持されるか否かのような他の条件に依存するやり方で、パターン形成デバイスを保持する。支持構造は、機械技術、真空技術、静電技術又は他のクランピング技術を使用して、パターン形成デバイスを保持することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルであってもよく、これは、必要に応じて固定又は可動にすることができる。支持構造は、パターン形成デバイスが、例えば投影システムに対して、所望の位置にあることを保証することができる。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「パターン形成デバイス」と同義であると考えることができる。

本明細書で使用される「パターン形成デバイス」という用語は、基板の目標部分にパターンを作るようなパターンを放射ビームの断面に与えるために使用することができる任意のデバイスを意味するものとして、広く解釈すべきである。放射ビームに与えられたパターンは、基板の目標部分の所望のパターンに必ずしも対応していないことがあることに留意されたい。例えばパターンが位相シフト用のフィーチャ又はいわゆる補助用のフィーチャを含む場合、そうである。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路のような目標部分に作られるデバイスの特定の機能層に対応する。

パターン形成デバイスは透過型又は反射型であることができる。パターン形成デバイスの例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィではよく知られており、マスクには、バイナリ、レベンソン型位相シフト、及びハーフトーン型位相シフトのようなマスクのタイプ、並びに様々なハイブリッド・マスクのタイプがある。プログラム可能ミラー・アレイの例では、小さなミラーのマトリックス配列が使用され、この小さなミラーの各々は、入射放射ビームを様々な方向に反射するように個々に傾けることができる。傾いたミラーが、ミラー・マトリックスで反射された放射ビームにパターンを与える。

本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に、又は、浸漬液の使用又は真空の使用のような他の要素に適切であるような、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型及び静電型の光学システム、又はそれらの任意の組合せを含んだ投影システムの任意の型を含むものとして広く解釈すべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義であると考えることができる。

ここで示すように、本装置は透過型である（例えば、透過マスクを使用する）。代わりに、本装置は反射型であってもよい（例えば、先に言及したような型のプログラム可能ミラー・アレイを使用するか、又は反射マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は、２個（デュアル・ステージ）又はより多くの基板テーブル（及び／又は２個又はより多くの支持構造）を有する型であってもよい。そのような「多ステージ」機械では、追加のテーブルは並列に使用することができ、又は、１つ又は複数のテーブルが露光に使用されている間に、準備ステップを１つまた複数の他のテーブルで行うことができる。

図１を参照して、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源及びリソグラフィ装置は別個の実体であることができる。例えば、放射源がエキシマ・レーザであるとき、そうである。そのような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成していると考えられず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビーム・エキスパンダを含んだビーム送出システムＢＤを使用して、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに送られる。他の場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一体化部分であることができる。例えば、放射源が水銀ランプであるとき、そうである。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要な場合にはビーム送出システムＢＤと一緒にして、放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整する調整装置ＡＤを備えることができる。一般に、イルミネータのひとみ面内の強度分布の少なくとも外側半径範囲及び／又は内側半径範囲（通常、それぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ、σ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯのような様々な他の部品を含むことができる。イルミネータを使用して、断面内に所望の一様性及び強度分布を持つように放射ビームを条件付けすることができる。

放射ビームＰＢは、支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴに保持されているパターン形成デバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射し、パターン形成デバイスによってパターン形成される。パターン形成デバイスＭＡを通り抜けた放射ビームＰＢは、投影システムＰＬを通過する。この投影システムＰＬは、ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる。第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、直線エンコーダ、又は容量センサ）を使って、例えば放射ビームＰＢの経路内に異なった目標部分Ｃを位置付けするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及び他の位置センサ（図１にはっきり示されていない）を使用して、例えばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後で、又は走査中に、放射ビームＰＢの経路に対してパターン形成デバイスＭＡを正確に位置付けすることができる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの部分を形成する長行程モジュール（粗い位置決め）及び短行程モジュール（精密位置決め）を使って実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの部分を形成する長行程モジュール及び短行程モジュールを使用して実現することができる。ステッパ（スキャナに対して）の場合、支持構造ＭＴは、短行程用アクチュエータだけに接続することができ、又は、固定することができる。パターン形成デバイスＭＡと基板Ｗは、パターン形成デバイス位置合わせマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板位置合わせマークは専用の目標部分を占めるが、この専用目標部分は、目標部分と目標部分の間のスペースに位置付けすることができる（この専用目標部分はスクライブ・ライン位置合わせマークとして知られている）。同様に、２以上のチップがパターン形成デバイスＭＡに設けられた状況では、パターン形成デバイス位置合わせマークはチップ間に位置付けすることができる。

図示の装置は、下記のモードのうちの少なくとも１つで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保たれるが、一方で、放射ビームに与えられた全パターンは一度に目標部分Ｃに投影される（すなわち、単一静的露光）。次に、異なる目標部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴはＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で像が形成される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影されている間に、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期して走査される（すなわち、単一動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって決定することができる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光での目標部分の（非走査方向の）幅が制限されるが、走査移動の長さによって目標部分の（走査方向の）高さが決定される。
３．他のモードでは、支持構造ＭＴは、プログラム可能パターン形成デバイスを保持して基本的に静止状態に保たれ、基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影されている間に、動かされる、すなわち走査される。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、プログラム可能パターン形成デバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後で、又は走査中に連続した放射パルスの間で、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に言及したような型のプログラム可能ミラー・アレイのようなプログラム可能パターン形成デバイスを使用するマスクレス・リソグラフィに容易に応用することができる。

上述の使用モードの組合せ及び／又は変形又は全く異なる使用モードを使用することもできる。

局所液体供給システムを用いたさらに他の浸漬リソグラフィ解決策を図４に示す。液体は、投影システムＰＬの両側の２つの溝入口ＩＮで供給され、入口ＩＮから外向きに半径方向に配列された複数の個別の出口ＯＵＴで除去される。入口ＩＮ及び出口ＯＵＴは、投影ビームが投影される穴が中心にある板に配列することができる。液体は、投影システムＰＬの一方の側の１つの溝入口ＩＮで供給され、投影システムＰＬの他方の側の複数の個別の出口ＯＵＴで除去され、投影システムＰＬと基板Ｗの間に液体の薄い膜の流れを引き起こす。入口ＩＮと出口ＯＵＴのどの組合せを使用するかの選択は、基板Ｗの移動方向に依存することができる（その他の組合せの入口ＩＮ及び出口ＯＵＴは非活動状態にある）。

提案された局所液体供給システム解決策を用いた他の浸漬リソグラフィ解決策は、投影システムの最終要素と基板テーブルの間のスペースの境界の少なくとも一部に沿って延びる液体閉じ込め構造を液体供給システムに設けることである。液体閉じ込め構造は、ＸＹ面内で投影システムに対して実質的に静止しているが、Ｚ方向（光軸の方向）にはいくらかの相対的な動きがある。液体閉じ込め構造と基板の表面の間に封止が形成されている。実施例では、封止は、ガス・シールのような無接触封止である。ガス・シールのあるそのようなシステムは、米国特許出願第１０／７０５，７８３号に開示されている。これによって、この出願全体を参照して本明細書に組み込む。

図５は、本発明による液体閉じ込め構造（時には、浸漬フード又はシャワーヘッドと呼ばれることがある）を備える液体供給システムを示す。特に、図５は、液溜め１０の構成を示し、この液溜め１０は、基板表面と投影システムの最終要素の間のスペースを満たすように液体が閉じ込められるように、投影システムの像フィールドのまわりの基板に対して無接触封止を形成する。投影システムＰＬの最終要素の下に位置付けされ、且つこの最終要素を囲繞する液体閉じ込め構造１２が、液溜めを形成している。液体は、投影システムの下の液体閉じ込め構造１２の中のスペースの中に入れられる。液体閉じ込め構造１２は、投影システムの最終要素より僅かに上に延び、液面は、液体のバッファが実現されるように最終要素より上に上がる。液体閉じ込め構造１２の内周は、好ましくは上端部が投影システムすなわち投影システムの最終要素の形にほとんど一致し、例えば円形であることがある。底部で、内周は像フィールドの形にほとんど一致し、例えば長方形であるが、そうである必要はない。

液体は、液体閉じ込め構造１２の底と基板Ｗの表面との間のガス・シール１６によって、液溜めの中に閉じ込められる。入口１５を介して液体閉じ込め構造１２と基板の間のギャップに圧力のかかった状態で供給され、出口１４を介して取り出されるガス、例えば空気、合成空気、Ｎ_２又は不活性ガスで、ガス・シールが形成されている。液体を閉じ込める内側向きの高速ガス流が存在するように、ガス入口１５の過大圧力、出口１４の真空レベル及びギャップの形状寸法が整えられる。当業者は理解することであろうが、液体及び／又は気体除去する出口だけのような他の型の封止が液体を閉じ込めるために使用される可能性がある。

図６は、本発明の実施例による、パターン形成されたビームの放射が通過する様々な媒体を示す。パターン形成されたビームは、投影システムＰＬの最終要素ＦＬＥ（この要素は凸状のように示されているが、他の形であってもよい）を出た後で、浸漬液１１、トップコートＴＣを通過し、レジストＲに入る。このレジストＲは、例えば回転塗布によって基板Ｗに設けられる。レジストＲと基板Ｗの間に、反射防止皮膜（例えば、下部反射防止皮膜（ＢＡＲＣ））を設けることができる。レジストＲは、パターン形成されたビームによって露光されるので、例えば１９３ｎｍの波長λを有するパターン形成されたビームの放射に対して敏感であるように準備されている。浸漬液１１は、屈折率ｎ_ｌ＞１．６を有し、焦点深度及び／又は基板に投影される像の分解能を改善するように供給される。トップコートＴＣは、（ｉ）浸漬流体１１とレジストＲの間の化学的及び／又は物理的相互作用を防止するために、及び／又は（ｉｉ）浸漬流体の屈折率を高めるように浸漬流体中に懸濁した微粒子汚染物質及び／又はナノ粒子をレジストＲから離して置くために設けられる。

投影システムの最終要素ＦＬＥは、ＳｉＯ_２、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、又はこれらと他の結晶の混合物で作ることができるので、１９３ｎｍでの屈折率ｎ_ｆｌｅは１．５以上である。したがって、最終要素ＦＬＥ、浸漬液１１及びトップコートＴＣ中で内部反射を起こさないようにするために、浸漬液１１、トップコートＴＣ及びレジストＲの厚さｄ_ｌ、ｄ_ｔｃ及びｄ_ｒ、及び屈折率ｎ_ｌ、ｎ_ｔｃ及びｎ_ｒは、次の条件を満たす。
ｎ_ｆｌｅ≦ｎ_ｌ≦ｎ_ｔｃ≦ｎ_ｒ （１）
ｄ_ｌ≧約５．λ （２）
ｄ_ｔｃ≦約５．λ （３）

浸漬液として使用することができる液体には、誘電体ナノ粒子例えばアルミナの懸濁液、硫酸又は燐酸のような酸の溶液、及びＣｅ_２ＳＯ_４のような特定の塩の溶液がある。したがって、トップコートは、レジストと反応せず且つレジストに混合しないと同時に、特に浸漬流体が硫酸を含む場合には浸漬流体の化学的侵蝕に耐えることが望ましい。また、トップコートは、回転塗布装置で供給でき且つ塗布された基板がリソグラフィ装置に搭載されるとき安定した厚さの層のままであることができるような物理的な特性を有することが望ましい。また、基板を処理するときトップコートを除去するための別個のステップを無くするように、トップコートは、レジスト現像液に溶解可能であることが望ましい。Ｔｏｋｙｏ Ｏｈｋａ Ｋｏｇｙｏ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，で供給されているＴＳＰ３Ａ、ＴＩＬＣ−０１６及びＴＩＬＣ−０１９のような水をベースにしたトップコート、及びテフロン（登録商標）をベースにしたトップコートを使用することができる。必要であれば、パターン形成されたビームの波長よりも小さな寸法の誘電体ナノ粒子を懸濁状態で加えることによって、トップコートの屈折率を高くすることができる。そのとき、トップコートの屈折率は、粒子とその粒子が懸濁した液体の屈折率の体積平均である。実施例では、誘電体ナノ粒子は、１０から２０ｎｍの範囲の寸法を有する。このナノ粒子は、化学的に製造し、より大きな粒子に凝集するのを防ぐために例えば極性分子で封じ込めることができる。

図７を参照して、本発明の他の実施例では、透過に最適化された厚さ及び屈折率を有する薄いトップコートが使用される。前に指摘したのと同じ符号を使用して、次の条件が当てはまる。すなわち、
ｎ_ｌ≦ｎ_ｔｃ≦ｎ_ｒ （４）
ｄ_ｌ≧約５．λ （５）
１／２．λ≦ｄ_ｒ≦λ （６）

トップコートの屈折率は、さらに、浸漬液とレジストの屈折率の積の二乗根にできるだけ近くしなければならない。１０％の分散は許容可能であることがある。言い換えると、

トップコートの最適厚さｄ_ｔｃは、基板に対する開口数ＮＡに依存し、次式で与えられる。
２．ｎ_ｔｃ．ｄ_ｔｃ．（１−ｓｉｎ^２β）＝（ｍ−１／２）λ （８）
ここで、

再び、１０％の分散は許容可能であることがある。

本発明の他の実施例に従って、パターン形成された放射ビームが通過する様々な媒体についての図７と同様な図を図８に示す。この実施例は、図６及び図７に関連して説明した実施例と同じであるが、ただプライマ層２０がレジストＲとトップコートＴＣの間に設けられていることが異なる。プライマ層２０は、例えば表面特性を整合させることによって、レジストＲとトップコートＴＣの間の付着力を高めるためのものであり、その正確な組成はレジスト及びトップコートとして使用される材料に依存する。また、プライマ層は、トップコートとレジスト層の間の両方向の拡散を防止し、又は減少させることができる。プライマ層２０は、できるだけ薄くなければならず、実施例では、像形成に及ぼす影響を最小限にするために露光放射の波長に比べて遥かに薄い。

層厚さがパターン形成されたビームの放射の波長によって定義される場合、波長は、それぞれの媒体内における波長として考えるべきである。

ヨーロッパ特許出願第０３２５７０７２．３号に、ツイン又は２ステージ浸漬リソグラフィ装置の概念が開示されている。そのような装置は、基板を支持する２個のテーブルを備えている。水平測定は、第１の位置のテーブルで浸漬液なしで行われ、露光は第２のテーブルで行われ、この第２のテーブルに浸漬液が存在している。若しくは、装置はただ１つのテーブルだけを有する。

この明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及されているが、本明細書で説明したリソグラフィ装置には、集積光学系、磁区メモリの誘導及び検出パターン、フラットパネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド、その他の製造のような他の用途があることは理解されたい。そのような他の用途の背景では、本明細書での用語「ウェハ」又は「チップ」の使用はどれも、より一般的な用語「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義であると考えることができることを、当業者なら理解するであろう。本明細書で参照した基板は、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に塗布し、さらに露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール、及び／又は検査ツールで、露光前又は後に処理することができる。適用可能な場合、本明細書の開示は、そのような及び他の基板処理ツールに応用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作るために複数回処理することができるので、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層をすでに含む基板も意味することができる。

本明細書で使用される用語「放射」及び「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）を含んだ、全ての種類の電磁放射を包含する。

用語「レンズ」は、背景が許す場合、屈折光学部品及び反射光学部品を含んだ様々な型の光学部品のどれか１つ又は組合せを意味することができる。

本発明の特定の実施例を上で説明したが、本発明は説明されたのと違ったやり方で実施することができることは理解されよう。例えば、本発明は、先に開示されたような方法を記述する機械可読命令の１つ又は複数のシーケンスを含んだコンピュータ・プログラム、又は格納されたそのようなコンピュータ・プログラムを有するデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク）の形を取ることができる。

本発明の１つ又は複数の実施例は、浸漬液が槽の形で供給されようと基板の局所表面域にだけに供給されようと、上で言及した型のようなどんな浸漬リソグラフィ装置にも応用することができる。液体供給システムは、投影システムと基板及び／又は基板テーブルとの間のスペースに液体を供給する任意の機構である。液体供給システムは、１つ又は複数の構造、１つ又は複数の液体入口、１つ又は複数のガス入口、１つ又は複数のガス出口、及び／又は１つ又は複数の液体出口の、液体をスペースに供給し且つ閉じ込めるどのような組合せでも含むことができる。実施例では、このスペースの表面は基板及び／又は基板テーブルの一部に限定されることがあり、スペースの表面は基板及び／又は基板テーブルの表面を完全に覆うことがあり、又はスペースは基板及び／又は基板テーブルを囲むことがある。

上述の説明は、例示でのためのものであり、制限するものでない。したがって、以下に述べる特許請求の範囲から逸脱することなしに、説明したような本発明に修正を加えることができることは、当業者には明らかになるであろう。

本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 リソグラフィ装置用の液体供給システムを示す図である。 リソグラフィ装置用の液体供給システムを示す図である。 リソグラフィ装置用の他の液体供給システムを示す図である。 本発明の実施例で使用される液体供給システムを示す図である。 本発明の実施例の基板の近くにある、パターン形成されたビームが通過する様々な媒体を示す図である。 本発明の他の実施例の基板の近くにある、パターン形成されたビームが通過する様々な媒体を示す図である。 本発明のさらに他の実施例の基板の近くにある、パターン形成されたビームが通過する様々な媒体を示す図である。

符号の説明

ＳＯ 放射源
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
ＰＬ 投影システム
ＦＬＥ 投影システムＰＬの最終要素
ＭＡ パターン形成デバイス（マスク、レチクル）
ＰＢ 放射ビーム
Ｗ 基板（ウェハ）
ＴＣ トップコート
Ｒ レジスト
１１ 浸漬液
１２ 液体閉じ込め構造
２０ プライマ層

Claims (27)

1. パターン形成された放射ビームを液体を通して基板上に設けられたレジストに投影するステップを備えるデバイス製造方法であって、
   前記レジストと前記液体の間にトップコート層が設けられ、前記トップコート層が前記パターン形成されたビームの前記放射の波長の約５倍以下の厚さを有し、
   前記液体が、前記パターン形成されたビームの前記放射の波長の約５倍以上の厚さを有し、さらに、
   前記液体、前記トップコート層及び前記レジストが、第１、第２及び第３の屈折率をそれぞれ有し、前記第１の屈折率が前記第２の屈折率以下であり、且つ前記第２の屈折率が前記第３の屈折率以下である、デバイス製造方法。
2. 前記パターン形成されたビームが投影システムを使用して投影され、前記投影システムが第４の屈折率を有する最終要素を有し、前記第１の屈折率が前記第４の屈折率以上である、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の屈折率が約１．６よりも大きい、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の屈折率が約１．７よりも大きい、請求項１に記載の方法。
5. 前記トップコート層が、前記パターン形成されたビームの前記放射の波長よりも小さな寸法を有する誘電体ナノ粒子の懸濁を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記ナノ粒子が、約１０から２０ナノメートルまでの範囲の寸法を有する、請求項５に記載の方法。
7. パターン形成された放射ビームを液体を通して基板上に設けられたレジストに投影するステップを備えるデバイス製造方法であって、
   前記レジストと前記液体の間にトップコート層が設けられ、前記トップコートが
   

   

   
   に実質的に等しい厚さを有し、ここで
   

   

   
   は前記パターン形成されたビームの前記放射の波長であり、ＮＡは前記基板における開口数であり、ｎ_ｌは前記液体の屈折率であり、ｎ_ｔｃは前記トップコート層の屈折率であり、ｎ_ｒは前記レジストの屈折率であり、
   前記液体が、λの約５倍以上の厚さを有し、
   前記レジストが、λの１／２倍から１倍までの範囲の厚さを有し、さらに、
   ｎ_ｌがｎ_ｔｃ以下であり、ｎ_ｔｃがｎ_ｒ以下であり、且つｎ_ｔｃがｎ_ｌとｎ_ｒの積の二乗根にほぼ等しい、デバイス製造方法。
8. 前記パターン形成されたビームが投影システムを使用して投影され、前記投影システムがｎ_ｌ以下の屈折率を有する最終要素を有している、請求項７に記載の方法。
9. ｎ_ｌが約１．６よりも大きい、請求項７に記載の方法。
10. ｎ_ｌが約１．７よりも大きい、請求項７に記載の方法。
11. 前記トップコートが、λよりも小さな寸法を有する誘電体ナノ粒子の懸濁を含む、請求項７に記載の方法。
12. 前記ナノ粒子が、約１０から２０ナノメートルまでの範囲の寸法を有する、請求項１１に記載の方法。
13. パターン形成された放射ビームを液体を通して基板上に設けられたレジストに投影するステップを備えるデバイス製造方法であって、
    前記レジストと前記液体の間にトップコート層が設けられ、前記トップコートがナノ粒子の懸濁を含む、デバイス製造方法。
14. 前記ナノ粒子が、約１０から２０ナノメートルまでの範囲の寸法を有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記トップコート層が約１．６以上の屈折率を有する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記トップコート層が約１．７以上の屈折率を有する、請求項１３に記載の方法。
17. パターン形成された放射ビームを液体を通して基板上に設けられたレジストに投影するステップを備えるデバイス製造方法であって、
    前記レジストと前記液体の間にトップコート層が設けられ、且つ前記レジストと前記トップコート層の間にプライマ層が設けられ、前記プライマ層が前記パターン形成されたビームの前記放射の波長よりも小さな厚さを有する、デバイス製造方法。
18. 前記プライマ層が、前記トップコート層の前記レジストへの付着力を高める、請求項１７に記載の方法。
19. 放射で露光することができるレジストで実質的に覆われた表面と、
    前記レジストを実質的に覆うトップコート層であって、前記放射の波長の約５倍以下の厚さを有するトップコート層と、を備える基板であって、
    前記トップコート及び前記レジストが、第１及び第２の屈折率をそれぞれ有し、前記第１の屈折率が前記第２の屈折率以下である、基板。
20. 前記トップコート層が、前記放射の波長よりも小さな寸法を有する誘電体ナノ粒子の懸濁を含む、請求項１９に記載の基板。
21. 前記ナノ粒子が、約１０から２０ナノメートルまでの範囲の寸法を有する、請求項２０に記載の基板。
22. 前記トップコート層が約１．６以上の屈折率を有する、請求項１９に記載の基板。
23. 前記トップコート層が約１．７以上の屈折率を有する、請求項１９に記載の基板。
24. 前記トップコート層がナノ粒子の懸濁を含む、請求項１９に記載の基板。
25. 放射で露光することができるレジストで実質的に覆われた表面と、
    前記レジストを実質的に覆うトップコート層と、
    前記レジストと前記トップコート層の間に設けられたプライマ層であって、前記放射の波長よりも小さな厚さを有するプライマ層と、を備える基板。
26. 前記プライマ層が前記トップコート層の前記レジストへの付着力を高める、請求項２５に記載の基板。
27. 前記トップコート層がナノ粒子の懸濁を含む、請求項２５に記載の基板。

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