JP2007013180A - 液浸リソグラフィシステム用液体 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸リソグラフィシステムにおいて用いられる液体を提供する。
【解決手段】抵抗を変える物質を液体に導入ことにより、当該液体を導電性にする。次にこの液体２３０を、露光工程中に、投影レンズシステムの液浸ヘッド２２０と、半導体ウエハ２０２との間に配置する。液体２３０は導電性なので、露光工程中に半導体ウエハが投影レンズシステムに対して動いている間に生じる静電エネルギーが、導電性の液体を介して放電される。これにより、投影レンズシステムの液浸ヘッド２２０と、半導体ウエハ２０２と、それを支持する台に配置されたセンサとへの損傷を防止できる。
【選択図】図３

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、一般的には、半導体装置を製造するためのリソグラフィシステムに関する。特に、液浸リソグラフィシステムおよび液浸露光装置に用いられる液体に関する。

〔背景〕
半導体装置は、多種多様な材料層を半導体基材またはウエハに堆積することにより製造される。これらの材料層は、リソグラフィによってパターン形成される。また、これらの材料層は、通常、集積回路（ＩＣ）を形成するためにパターン形成およびエッチングされた、導電性の材料と、半導電性の材料と、絶縁性の材料とを備えている薄膜を含んでいる。

長年にわたり、半導体産業では、集積回路の材料層をパターン形成するために、密着焼き、近接焼き（proximity printing）、投影焼きといった光リソグラフィ技術が用いられてきた。たとえば投影焼付けは、通常、２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの波長を用いる半導体産業において用いる。このような波長の場合、パターン形成にはレンズ投影システムおよび伝送リソグラフィマスク（transmission lithography masks）を用いる。この伝送リソグラフィマスクを介して、光がウエハに届く。

しかし、ＩＣの最小加工寸法が小さくなるにつれて、半導体産業は、加工寸法を低減する要求を満たすために、従来の光リソグラフィ技術に代わる技術の使用を模索している。たとえば、短波長リソグラフィ技術、ＳＣＡＬＰＥＬ（Scattering with Angular Limitation in Projection Electron-beam Lithography）、光以外の他のリソグラフィ技術、および、液浸リソグラフィが、従来の光リソグラフィ技術に代わって開発されている。

液浸リソグラフィでは、光システムにおける最終のレンズ素子と、半導体ウエハとの間の隙間が、水などの液体によって充填されている。これは、システム性能を強化するためである。この液体が存在することにより、像面での屈折率、（したがってレンズ投影システムの開口数）を、自然な状態（unity）よりも高くすることができる。したがって液浸リソグラフィは、たとえば、露光装置の最小加工寸法を約４５ｎｍまたはそれより小さくすることができる。

図１は、従来技術の液浸リソグラフィシステムまたは液浸露光装置１００の透視図を示している。図１に示す液浸露光装置１００については、ウェブサイトのhttp://www.icknowledge.com/misc_technology/Immersion%20Lithography.pdfの「Techonology Backgrounder: Immersion Lithography,」に詳述されている。この文献は、ここで引用することにより本明細書の一部をなしている。液浸露光装置については、さらに、米国特許出願番号２００５／００４６８１３Ａ１（公開日：２００５年３月３日）に詳述されている。この文献も、ここで引用することにより本明細書の一部をなしている。

図１に示した液浸露光装置１００は、ウエハ１０２を支持するように構成されたウエハ支持体１０４を含んでいる。ウエハ支持体１０４は、たとえば、ウエハ台または露光つかみ（exposure chuck）とも呼ばれている。ウエハ１０２の最も近くに、投影レンズシステム１０８が配置されている。たとえば、投影レンズシステム１０８の端部（または液浸露光装置１００の他の部分）に固定された液浸ヘッド１２０を用いて、投影レンズシステム１０８における最終の素子（つまりレンズ１１０）とウエハ１０２との間に、露光工程中において、通常は脱イオン水を含んだ液体１０６が流し込まれる。この液浸ヘッド１２０は、従来技術では、たとえばシャワーヘッドとも呼ばれている。

ウエハ１０２の個々のダイまたはダイ１１２の一部をパターン形成している間に、ウエハ支持体１０４およびウエハ１０２を、たとえば一側面から他の側面へと移動させる。それゆえに、液浸露光装置１００は、従来技術では、液浸リソグラフィスキャナとも呼ばれている。たとえば投影レンズシステム１０８は通常、非常に大きいため、通常は固定されている。ウエハ支持体１０４の中には、通常、埋め込み部が形成されているので、ウエハ１０２は、ウエハ支持体１０４に乗せられると、図示したように埋め込み部に配置される。また、ウエハ支持体１０４には、１つまたは複数のセンサ１０５が結合されていてもよく、図示したように、たとえば、ウエハ支持体１０４に埋設されていてもよい。センサ１０５は、通常、測定（たとえば、位置あわせ測定および／または照度測定、線量管理測定、および、レーザエネルギー測定）に用いられる。あるいは、センサ１０５は他の測定に用いられてもよい。センサ１０５は、複数並べられたセンサ群であってもよく、たとえば窒化チタンや他の物質を備えている層によって被覆されていてもよい。

液体１０６は、通常、たとえば、ノズルから、または、液浸ヘッド１２０内の入出力ポートから供給される。露光工程中に、液体１０６は一般的に絶え間なく流れている。液浸ヘッドおよび液浸露光装置１００の他の構成素子に安定した温度を供給するためである。液浸露光装置１００によっては、ウエハ１０２の露光にレンズシステム１０８を用いない場合に、液浸ヘッド１２０の端部を閉じるために、閉鎖ディスク１１８を用いることがある。この閉鎖ディスク１１８は、ウエハ１０２を支持するウエハ支持体１０４に配置されていてもよく、あるいは、たとえば液浸露光装置１００以外のところに配置されていてもよい（図示せず）。

液浸露光装置１００はまた、液体１０６を供給するように構成された液体操作部を含んでいる。この液体操作部１１４は、たとえば液体供給部１１６や温度制御部といった構成素子を備えた箱であってもよいが、液体操作部１１４は、他の構成素子（図示せず）を含んでいてもよい。また、液体操作部１１４は、ホース１１７または他の液体供給手段を介して、液浸ヘッド１２０に結合されていてもよい。

ウエハ１０２は、通常、フォトレジストのような放射線に対して感度の高い材料からなる層を基材の上に塗布したものである。マスクまたはレチクル（図示せず）のパターンは、レンズシステム１０８から放射される放射線または光のビームを用いてフォトレジストに転写される。このビームは、光源などのエネルギー源（図示せず）から放射され、レンズシステム１０８を通過して、ウエハ１０２のフォトレジストに達する。フォトレジストを露光した後、パターン形成されたフォトレジストは、後にマスクとして用いられ、ウエハ１０２上に配置された材料層（図示せず）の一部がエッチングによって除去される。

図２は、液浸ヘッド１２０とウエハ１０２との界面に最も近い、図１に示した従来の液浸露光装置１００の一部１２４のより詳細な断面図を示している。液体１０６は、ウエハ１０２の上面の一部と、投影レンズシステム１０８の最終の素子１１０の下面とに接触している。液浸ヘッド１２０は、ポート１２２を含んでいる。これらのポートは、ウエハ１０２と液浸ヘッド１２０との間に液体１０６を供給するための環状リングを有していてもよい。また、ポート１２２は、たとえば、液体１０６を注入および除去するための入力ポートと出力ポートとを有していてもよい。

従来の液浸リソグラフィシステム１００の問題点は、ウエハ１０２が、露光工程中に最終のレンズ素子１１０と液浸ヘッド１２０との真下に移動すると、静電荷が増加する点にある。この静電荷がたとえば１２６において放電し、ウエハおよび／または液浸ヘッドに損傷を与えてしまう。静電荷１２６はまた、たとえば、センサ１０５にも損傷を与えてしまうか、または、センサ１０５の被覆剤に損傷を与えてしまう。このような静電放電１２６は、リソグラフィ工程が不正確であるために生じるものであり、半導体装置の歩留まりを下げる。また、この静電放電により、センサ１０５および液浸ヘッド１２０といった、液浸リソグラフィ装置の一部をコストをかけて修理するか、取り替えなければならない場合もある。

したがって、液浸リソグラフィシステムの静電放電から受ける損傷を防止する方法が、従来技術に求められる。

〔発明の概要〕
これらの問題、およびその他問題は、一般に、本発明の好ましい実施形態によって、解決されか、または回避される。同様に、技術的な利点が達成される。本発明によって、リソグラフィシステムに用いられる新たな導電性の液体が提供される。当該液体は、半導体基材への静電放電による損傷、および、液浸リソグラフィシステムの一部への静電放電による損傷とを防ぐ。

本発明の一実施形態によると、液浸リソグラフィシステム用の液体は、第１構成物および第２構成物とを含んでいる。第２構成物は、液浸リソグラフィシステムの抵抗を変化させる物質によって構成されている。

本発明に係る他の実施形態によると、液浸リソグラフィシステム用の液体を生成する方法は、第１構成物を供給する工程と、第２構成物を第１構成物に注入する工程とを含んでいる。第２構成物は、第１構成物の抵抗を変化させる物質によって構成されている。

本発明に係るさらに他の好ましい実施形態によると、液浸リソグラフィシステムは、半導体基材を支える台と、当該台に近接して配置される投影レンズシステムとを含んでいる。投影レンズシステムは、一端に最終の要素を有している。液浸ヘッドが、投影レンズシステムの上記最終要素の近くに配置されている。この液浸ヘッドは、台と、投影レンズシステムの最終要素との間に、液体を配置するための複数のポートを備えている。液浸リソグラフィシステムは、導電を有する液体を供給する液体操作部を含んでいる。

本発明に係る他の好ましい実施形態によると、液浸リソグラフィシステムは、半導体基材を支える台と、当該台に近接して配置される投影レンズシステムとを含んでいる。投影レンズシステムは、一端に最終の要素を有している。液浸ヘッドが、投影レンズシステムの上記最終要素の近くに配置されている。この液浸ヘッドは、台と、投影レンズシステムの最終要素との間に、液体を配置するための複数のポートを備えている。液浸リソグラフィシステムは、上記液体の抵抗を変化させる手段を含んでいる。

本発明に係る他の好ましい実施形態によると、半導体装置のリソグラフィ方法は、ウエハ支持部と、投影レンズシステムと、ウエハ支持部と投影レンズシステムとの間に液体を配置する液浸ヘッドと、投影レンズシステムの近くに配置されるエネルギー供給源とを有する液浸露光装置を供給する工程を含んでいる。放射線に感受性のある材料を有している基材が、当該装置に供給される。当該基材は、ウエハ支持部上に配置される。液体は、基材と投影レンズシステムとの間に配置される。液体は、導電を有している。エネルギー供給源から、基材の放射線感受性物質に、放射線が照射される。

本発明の好ましい実施形態における利点は、液浸リソグラフィシステムツールおよびシステムに用いる、新たな導電液体を提供することにある。静電放電による半導体基材への損傷は防がれる。静電放電による、投影レンズシステムの液浸ヘッドへの損傷も、同じく防がれる。結果、装置の歩留まりが上昇し、コストが掛かる、リソグラフィ設備の修理や交換を避けられる。

以下に、本発明の実施形態をの特徴および技術的利点を、どちらかといえば広く説明する。後に続く発明の詳細な説明を、よりよく理解できるようにするためである。本発明の実施形態の追加の特徴および利点は、これ以降に記述される。これらは、本発明の請求項の主題をなす。開示された概念および特定の実施形態は、容易に、本発明の目的と同様の目的を実行するための他の構造または工程を変形したり設計したりするための基盤として利用できることが、当業者によって理解される。また、そのような同質の構築は、請求項に記載の発明の精神および範囲から逸脱しないことが、当業者によって理解される。

〔図面の簡単な説明〕
本発明およびその利点をより完全に理解するために、本発明について、添付図面を参照しながら以下に説明する。

図１は、リソグラフィ工程中に、レンズシステムと半導体ウエハとの間に液体が配置された、従来の液浸露光装置を示す透視図である。

図２は、静電放電が液浸ヘッドまたは半導体ウエハに損傷を与えてしまう、図１に示した従来の液浸露光装置の一部を示すより詳細な断面図である。

図３は、本発明の実施形態の新しい導電性の液体が、増加した静電気を放電する、液浸露光装置の一部を示す断面図である。

図４は、液体ポート、真空ポート、空気ポートを含んだ、図３のより詳細な図である。

図５および図６は、導電性の液体を生成するために、本発明の一実施形態にかかる液体に低抵抗の物質を注入する方法を示すブロック図である。

図７は、本発明の一実施形態にかかる液浸露光装置を示す透視図である。ここで説明する新しい導電性の液体は、リソグラフィ工程中にレンズシステムと半導体ウエハとの間に流し込まれるものである。

異なる図面に同じ数字および記号がついていたら、一般的に、他に指摘していない限り、同じ部材を示すものである。これらの図は、好ましい実施形態に関する側面を明確に示すために描かれており、必ずしも縮尺どおりに描いているわけではない。

〔実施形態の詳細な説明〕
以下では、好ましい実施形態の構成および使用について論じる。しかし本発明が、多種多様な特定の文脈に含まれる本発明の多くの適切な概念を提供するということを、理解されたい。ここで論じるこれらの特定の実施形態は、本発明を構成および使用するための特定の方法の実例にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

再び、図２に示した従来の液浸露光装置１００の一部１２４を参照すると、液浸リソグラフィに用いられる液体１０６は、通常、絶縁体である脱イオン蒸留水を含んでいる。スキャナ（たとえば、基材１０２を支える台１０４）が移動している間に、静電荷Ｖｓまたはエネルギーポテンシャルが、基材１０２と液浸ヘッド１２０との間で増加する。最終のレンズ素子１１０は、通常、たとえば、電荷を保持していない溶融石英のような材料を含んでいる。

特に、たとえば、たとえば空気と基材１０２との摩擦によって、台１０４（図１参照）が移動するので、液浸ヘッド１２０と基材１０２との間に電圧Ｖｓの電位差が生じる。液体１０６の抵抗は、空気抵抗よりも大きく、たとえば約１３ＭΩであってもよい。基材１０２と液浸ヘッド１２０との間の（たとえば空気の）降伏電圧に達した後、電流は、液浸ヘッド１２０から基材１０２へと伝わる。静電荷Ｖｓは、絶縁性の液体１０６を介して放電しないが、むしろ、１２６に示したように、基材１０２に直接に流れるかまたは放電する。

液浸リソグラフィに用いられる従来の液体１０６が絶縁性であるので、液体１０６の抵抗は、基材１０２と液浸ヘッド１２０との間の空気または気体よりも大きい。リソグラフィ装置１００中の空気は、たとえば、窒素または他の気体を添加した任意の混合物を有する空気を含んでいてもよい。したがって、液体１０６を介して放電するよりも、基材１０２が液浸ヘッド１２０に対して動いている間に増加する全ての静電荷が、基材１０２と液浸ヘッド１２０との間の空気に（たとえば、液体１０６の周りの液浸ヘッド１２０の下の領域に）放電する。

この直接の静電放電１２６は、基材１０２と液浸ヘッド１２０との両方に損傷を与えてしまう。この直接の静電放電１２６により、基材１０２に塗布されたフォトレジストが燃焼または露光されてしまい、その結果、たとえば基材１０２に欠陥が焼き付けられ、装置の歩留まりが下がる。この直接の静電放電１２６が液浸ヘッド１２０に損傷を与えた場合、時間およびコストをかけて液浸ヘッド１２０を修理または交換する必要がある。

本発明の実施形態の技術的利点は、液浸リソグラフィスキャナの液浸ヘッドから基材への静電放電を制御することにより、基材および液浸ヘッド自体に損傷を与えることを防止できる点にある。液浸液体の抵抗を下げることにより、この液浸液体の導電性が上がり、したがって、液浸液体を介して放電が行われる。本発明の上記の新しい実施形態を用いて、液浸ヘッドと基板との間の直接の電流を防止することが有効である。

また、本発明の好ましい一実施形態では、液浸リソグラフィシステムおよび液浸リソグラフィ装置に用いるための新たな導電性の液体を開示する。本発明の他の実施形態はまた、上記の液体の生成方法と、上記の液体を使用する液浸リソグラフィシステムおよび液浸リソグラフィ装置とを開示する。また、本発明のさらに他の実施形態は、上記の液体を生成および供給するように構成されている液体操作部と、上記の液体を使用する液浸リソグラフィシステムを用いた、半導体装置のパターン形成方法とを開示する。以下では、これらの実施形態について記載する。

図３は、液浸露光装置の一部の断面図２２４を示している。ここで、本発明の実施形態に係る新たな導電性の液体２３０は、たとえば基材２０２が液浸ヘッド２２０に対して移動している間（たとえば、露光工程中）に、連続する土台（continual basis）に増加した静電気ＶＳを放電する。図４は、図３に示した図をより詳細にした図を示しており、液体ポート、真空ポート、空気ポートを含んでいる。たとえば、液浸ヘッドは、液体２３０を流し込んで除去するための入出力ポート２３９の環状リングを含んでいてもよい。ポート２３９はまた、たとえば液体を流すポート２３９とも呼ばれている。

液浸ヘッド２２０は、図示したように、その下面に位置する真空ポート２３４の環状リングを含んでいてもよい。液体２３０が露光工程中に、たとえば基材２０２の望ましくない部分および液浸リソグラフィ装置の他の領域から離れて、最終のレンズ素子２１０のすぐ下に確実に位置するように、真空ポート２３４が機能していてもよい。

液浸ヘッド２２０はまた、真空部分２３４の最も近くに位置する加圧空気ポート２３６の環状リングを含んでいてもよい。これらの加圧空気ポート２３６は、従来技術では、たとえばエアナイフまたはエアベアリングとも呼ばれている。これらの加圧空気ポート２３６は、液浸ヘッド２２０と基材２０２との間の所定の空間または距離２３８を維持するように構成されている。上記の加圧空気ポート２３６は、基材２０２に向かって下へと高速の風を吹くように構成されており、たとえば、静電荷ＶＳを増加させることができる。

液浸ヘッド２２０はまた、図示したように、真空ポート２２２を含んでいてもよい。これらの真空ポートは、液体２３０のレベルを維持および制御するように構成されている。

基材２０２は、たとえばシリコンまたは他の半導体材料を含んだ半導体基板であってもよい。また基材２０２の上に、活性素子または回路（図示せず）が形成されていてもよい。基材２０２は、たとえば単結晶シリコンに酸化ケイ素を含んでいてもよい。また、基材２０２は、他の例では、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板を含んでいてもよい。また、基材２０２は、導電性の層または他の半導体素子（たとえば、トランジスタ、ダイオードなど）を含んでいてもよい。シリコンの代わりに、化合物半導体（たとえば、ガリウムアスタチン（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、シリコン／ゲルマニウム（Ｓｉ／Ｇｅ）、または炭化シリコン（ＳｉＣ））を用いてもよい。基材２０２は、その上に形成された、材料層またはパターン形成される層（図示せず）、および、その上に位置する、放射線またはエネルギーに感度の高い材料（たとえばフォトレジスト）を含んでいることが好ましい。

基材２０２の材料層をパターン形成するために、たとえば、最終のレンズ素子２１０のすぐ下に位置する基材２０２の領域２４０において、光のようなエネルギー２４２を、最終のレンズ素子２１０から液体２３０を介して、基材２０２に塗布された放射線に対して感度の高い材料からなる層に向かって誘導する。エネルギー２４２は、たとえば、基材２０２上の材料層またはパターン形成される層の所望のパターンを有するリソグラフィマスク（図示せず）を通ることが好ましい。次に、放射線に対して感度の高い材料からなる層が露光され、この層はマスクとして用いられる。たとえば、パターン形成される材料層または基材２０２の層はエッチングによって除去される。

図５および図６は、本発明の実施形態の新たな液体２３０の生成方法を示すブロック図である。液体操作部２１６が備えられている。この液体操作部２１６は、たとえば、液浸リソグラフィシステムまたは液浸リソグラフィ装置の液体操作部であってもよいし、上記液浸リソグラフィシステムまたは液浸リソグラフィ装置の液体操作装置の一部であってもよい。一実施形態では、液体操作部２１６は、液体が入るように構成されているチャンバであることが好ましい。また、液体操作部２１６は、たとえば、図示したように、少なくとも１つの入力ポート２５０と、少なくとも１つの出力ポート２５２とを含んでいる。

図５に示しているように、チャンバ２１６の中に第１構成物２４６がある。一実施形態では、第１構成物２４６は、液体であることが好ましく、水であることが特に好ましい。第１構成物２４６は、たとえば、水、蒸留水、脱イオン水、または、脱イオン蒸留水であってもよいが、他の材料を含んでいてもよい。また、第１構成物２４６は、ほぼ絶縁性であることが好ましい。たとえば、第１構成物２４６の抵抗は、たとえば図７に示したような液浸リソグラフィ装置２６０の周囲にある空気の抵抗よりも大きくてもよい。

次に、再び図５を参照すると、第２構成物２４８を、入力ポート２５０を介してチャンバ２１６に（特に、第１構成物２４６に）流し込む。第２構成物２４８は、第１構成物２４６の抵抗を変える物質を備えていることが好ましい。また、第２構成物２４８は、実施形態によっては、たとえば気体を備えていることが好ましいものもある。また、第２構成物２４８は、一実施形態では、二酸化炭素を備えていることが好ましいが、その代わりに、たとえば、酸素、窒素、窒素含有物質、酸素含有物質、または、他の気体といった、他の物質からなっていてもよい。それに代わるものとして、たとえば液体または固体といった他の物質が、第２構成物２４８に用いられてもよい。また、第２構成物２４８は、たとえば、基板２０２に塗布された感光性材料、または、液浸リソグラフィ装置の他の全ての素子に損傷を与えてしまう物質を含んでいないことが好ましい。

また、他の実施形態では、第２構成物２４８は液体であることが好ましい。第２構成物２４８は、たとえば過酸化水素水であってもよいが、それに代わるものとして、他の液体であってもよい。

また、さらに他の実施形態では、第２構成物２４８は固体であることが好ましい。第２構成物２４８は、たとえば塩化ナトリウムといった塩であってもよいが、それに代わるものとして、他の塩または他の個体であってもよい。また、第２構成物２４８は、本実施形態では、たとえば、第１構成物２４６内において低濃度であることが好ましい。

また、第２構成物２４８は、第１構成物２４６に溶解することが好ましい。一実施形態では、第２構成物２４８は、第１構成物２４６が飽和しても析出しない物質を含んでいることが好ましい。第２構成物２４８の濃度は、第２構成物２４８がたとえば第１構成物２４６が飽和しても沈殿しないように、選択されることが好ましい。また、液体２３０が、たとえば光透過性であることにより、エネルギーまたは光２４２（図４参照）が液体２３０を介して正確かつ完全に伝達されることが好ましい。

また、第２構成物２４８が、第１構成物２４６の抵抗を下げる物質を含んでおり、これにより、第１構成物２４６と第２構成物２４８とを含んだ混合液体２３０（図６参照）は、第１構成物２４６のみの場合よりも電気的に導電性になることが好ましい。

したがって、本発明の一実施形態では、二酸化炭素（または液体、固体、あるいは他の気体）といった抵抗の低い物質（たとえば、第２構成物２４８）を第１構成物２４６に溶解することにより、水を含んだ第１構成物２４６の抵抗を低くすることが好ましい。また、一実施形態では、たとえば、液体２３０は、その第１構成物２４６の導電性よりも高い導電性を有する二酸化炭素濃縮水を含んでいる。液体２３０は、たとえば、二酸化炭素を含む水、窒素を含む水、または、酸素を含む水であればよい。

抵抗が下がると、有利なことに、液体２３０（たとえば、第１構成物２４６と第２構成物２４８との溶液）の導電性が上がる。また、液体２３０を液浸リソグラフィ装置２６０（図７参照）に用いると、生じて増加した全ての静電荷ＶＳが、電流の経路となる新しい液体２３０を介して連続してゆっくりと放電する。これにより、液浸ヘッド２２０と基材２０２との間の絶縁破壊が防止される（図３参照）。電流が、新たな液体２３０を介して液浸ヘッド２２０と基材２０２との間を流れることによって、液浸液体２３０は静電荷の増加を防止する。これにより抵抗は下がる。したがって、抵抗の低い液体２３０は、液浸ヘッド２２０の静電荷を制御することができる。

また、一実施形態では、チャンバ２１６は、たとえば第１構成物２４６に第２構成物２４８を注入している間、加圧されていることが好ましい。しかし、余分な第２構成物２４８は第１構成物２４６に注入しないことが好ましい。これは、泡の発生を避けるためである（たとえば第２構成物２４８が気体である場合）。この泡は、リソグラフィ工程において転写が完全に行われない原因となる。たとえば、第１構成物２４６は、第２構成物２４８に対して飽和していないか、または、ほぼ飽和状態にあることが好ましい。

また、一実施形態の液体２３０は、第１構成物２４６および第２構成物２４８による溶液を構成している。液体は、たとえば、第２構成物２４８を加えて濃縮された第１構成物２４６を構成していてもよいし、あるいは、第１構成物２４６に溶解された第２構成物２４８を構成していてもよい。

本発明の実施形態はまた、図７の透視図に示したような液体２３０を含んだ、液浸リソグラフィシステムおよび液浸リソグラフィ装置２６０を含んでいる。ここに記載する新しい導電性の液体２３０は、リソグラフィ工程中に、光学レンズシステム２０８と半導体ウエハ（つまり基材２０２）との間に配置されることが有効である。液浸リソグラフィシステム２６０は、半導体基材２０２を支持するように構成された台２０４を含んでいる。台２０４には、１つまたは複数のセンサ２０５が埋め込まれた状態で設けられていてもよい。上記センサは、たとえば、測定センサ、位置あわせセンサ、照度センサ、線量管理センサであってもよい。

台２０４の最も近くには、投影レンズシステム２０８が配置されている。この投影レンズシステム２０８は、その一方の端部に最終の素子２１０を備えている。投影レンズシステム２０８の最終の素子２１０の最も近くには、液浸ヘッド２２０が配置されている。この液浸ヘッド２２０は、投影レンズシステム２０８の最終の素子２１０と、台２０４に位置する基材２０２との間に液体２３０を配置して制御するための複数のポート（たとえば、ポート２２２、２３４、２３６、および／または、２３９：図４参照）を有している。

液浸リソグラフィシステム２６０は、図５に示した第１構成物２４６のような、液体の抵抗を変えるための手段を含んでいることが好ましい。たとえば、一実施形態では、図７に示したように、液浸リソグラフィシステム２６０は、ここに記載する新しい液体２３０を供給するように構成された液体操作部２６２を含んでいる。

また、本発明の一実施形態は、液浸リソグラフィシステム２６０の液体操作部２６２を含んでいる。液体操作部２６２は、ここに記載する液体２３０を供給するように構成されている。液体操作部２６２は、チャンバ２１６と、第１構成物２４６および第２構成物２４８を供給するための手段とを備えている。液体操作部２６２は、図７に示したように、ホース２１７または他の液体供給手段によって液浸ヘッド２２０に連結されていてもよい。

液体操作部２６２は、たとえば、液体２３０の抵抗を変える物質（たとえば第２構成物２４８）を供給するように構成されたユニット２５４を備えていることが好ましい。第２構成物２４８がたとえば気体を構成する場合、ユニット２５４は、たとえば、チャンバ２１６に連結されたチャンバ２５４であってもよい。

また、ユニット２５４は、たとえば、抵抗を変える物質２４８が入っている容器であってもよい。第２構成物２４８を供給するユニット２５４は、第２構成物２４８が固体である場合、たとえば事前混合チャンバであってもよい。事前混合チャンバは、第２構成物２４８と第１構成物２４６とを混合するように構成されている。あるいは、事前混合チャンバは、たとえば、第１構成物２４６と第２構成物２４８とを予め混合した溶液が入っているか、または、上記の溶液を供給するように構成されている。

ユニット２５４はまた、第２構成物２４８が液体である場合、たとえば注入システムであってもよい。この注入システムは、第２構成物２４８を第１成分に注入するように構成されている。たとえば、第２構成物２４８が第１構成物２４６に注入されることによって、第２構成物２４８が第１構成物２４６に導入されてもよい。

しかし、代わりに、ユニット２５４は、たとえば、第２構成物２４８を供給または導入するための他の手段、または、第２構成物２４８を供給または導入湯するための２つ以上の手段を組み合わせたものを構成していてもよい。

また、本発明の実施形態では、第２構成物２４８は、第１構成物２４６中で、第１構成物２４６が飽和することによる沈殿を防止または止める濃度であることが好ましい。第２構成物２４８が液体または固体である場合、第２構成物２４８は、たとえば、第１構成物２４６が飽和することによる第２構成物２４８の沈殿を防止または止めるには十分な濃度で、予め混合されているか、または、導入されることが好ましい。

また、一実施形態では、半導体装置のリソグラフィ方法が、ウエハ支持体２０４と、投影レンズシステム２０８と、それらの間に液体２３０を配置するように構成された液浸ヘッド２２０と、投影レンズシステム２０８に最も近いエネルギー源（図示せず）とを備えた、液浸露光装置２６０を供給する工程を含んでいる（図７参照）。放射線に対して感度の高い材料が上に塗布された基材２０２を供給する。この基材２０２を、ウエハ支持体２０４の上に配置し、基材２０２と投影レンズシステム２０８との間に液体２３０を配置する。次に、基材２０２の放射線に対して感度の高い材料を、エネルギー源からの放射により露光し、この材料をパターン形成する。続いて、この材料を用いて、材料層または基材２０２の層をパターン形成する。

本発明の好ましい実施形態の利点は、液浸リソグラフィ装置の様々な構成素子において増加する静電放電を制御する工程を含んでいることである。基材２０２および液浸ヘッド２２０に対する損傷は回避される。増加した静電気を、液浸ヘッド２２０から液体２３０を介して、基材２０２に継続的に放電するので、電圧放電の、大きく、突然の、予測不可能な電圧変化を防止することができる。また、液体２３０は、透過性のままであるので、転写が不完全にならないということが有効である。新しい液体２３０はまた、たとえば、閉鎖ディスク２１８（図７参照）が液浸ヘッド２２０に取り付けられると、静電放電を制御する。新しい液体２３０は、有利なことに、たとえば、電流密度を下げ、液浸ヘッド２２０と基材２０２との間、または、液浸ヘッド２２０とウエハ台２０４に埋め込まれて設けられたセンサ２０５との間で、増加した静電荷の放電の大きさを低減する。

本発明の実施形態およびそれらの利点について記載してきたが、特許請求の範囲によって規定された本発明の精神および範囲から離れることなく、様々な変更、置き換え、改変を加えることができることが、理解されるだろう。たとえば、当業者は、本明細書に記載した多くの特性、機能、工程、および、材料を本発明の範囲内で変更してもよいことを、容易に理解するだろう。

さらに、本願の範囲の意図するところは、本明細書に記載した工程、機械、製造、組成物、手段、方法、および、工程の特定の実施形態に限定することではない。本発明の開示から、当業者は、ここに記載した実施形態とほぼ同じ機能を行う、または、ほぼ同じ結果に達する、現在の、または、後で生じる、工程、機械、製造、組成物、手段、方法、または、工程を、本発明にしたがって用いてもよいことを、容易に理解するだろう。したがって、特許請求の範囲の意図するところは、工程、機械、製造、組成物、手段、方法、または、工程などを特許請求の範囲内に含むということである。

リソグラフィ工程中に、レンズシステムと半導体ウエハとの間に液体が配置された従来の液浸露光装置を示す透視図である。 静電放電が液浸ヘッドまたは半導体ウエハに損傷を与えてしまう、図１に示した従来の液浸露光装置の一部を示すより詳細な断面図である。 本発明の実施形態の新しい導電性の液体が、増加した静電気を放電する、液浸露光装置の一部を示す断面図である。 液体ポート、真空ポート、空気ポートを含んだ、図３をより詳細にした図である。 導電性の液体を生成するために、本発明の一実施形態にかかる液体に低抵抗の物質を導入する方法を示すブロック図である。 導電性の液体を生成するために、本発明の一実施形態にかかる液体に低抵抗の物質を導入する方法を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる液浸露光装置を示す透視図である。

Claims (29)

1. 液浸リソグラフィシステム用の液体であって、
   第１構成物と、
   上記第１構成物の抵抗を変化させる物質を備えている第２構成物とを備えている液体。
2. 上記第１構成物が液体である請求項１に記載の液体。
3. 上記第１構成物が水、蒸留水、脱イオン水、または脱イオン蒸留水を備えている請求項１に記載の液体。
4. 上記第２構成物が気体である請求項１に記載の液体。
5. 上記第２構成物が、二酸化酸素、酸素、窒素、窒素含有物質、または酸素含有物質を備えている請求項４に記載の液体。
6. 上記第２構成物が液体または固体である請求項１に記載の液体。
7. 上記第２構成物が過酸化水素または塩化ナトリウムである請求項６に記載の液体。
8. 上記第２構成物が、上記第１構成物の抵抗を減少させる物質を備えている請求項１に記載の液体。
9. 導電性である請求項８に記載の液体。
10. 上記第２構成物が上記第１構成物に溶解する請求項１に記載の液体。
11. 上記第２構成物が、上記第１構成物から沈殿しない物質を備えている請求項１０に記載の液体。
12. 請求項１に記載の液体を含む液浸リソグラフィシステム。
13. 液浸リソグラフィシステム用の液体操作装置であって、請求項１に記載の液体を供給する液体操作装置。
14. 上記第２構成物を含んでいる容器と、上記第２構成物を第２構成物に混合するか、または、上記第１構成物および第２構成物の混合物を含むための事前混合チャンバと、および／または、上記第２構成物を上記第１構成物に注入するための注入システムとを含んでいる請求項１３に記載の液体操作装置。
15. 液浸リソグラフィシステム用の液体を生成する方法であって、第１構成物を用意し、上記第１構成物の抵抗を変化させる物質から構成されている第２構成物を、上記第１構成物に導入する方法。
16. 上記第１構成物を用意するとき、液体を用意し、
    上記第２構成物を導入するとき、気体、液体、または固体を導入する請求項１５に記載の方法。
17. 上記第２構成物を導入するとき、上記第２構成物を第１構成物に溶解させる請求項１５に記載の方法。
18. さらに、チャンバを用意し、当該チャンバに上記第１構成物を配置する請求項１５に記載の方法。
19. 上記第２構成物を第１構成物に導入するとき、チャンバーに圧力を加える請求項１８に記載の方法。
20. 上記第２構成物を導入するとき、上記第２構成物を第１構成物に注入するか、または、上記第２構成物を上記第１構成物に事前に混ぜる請求項１５に記載の方法。
21. 半導体基材を支える台と、
    当該台に近接して配置され、一端に最終の要素を有している投影レンズシステムと、
    投影レンズシステムの上記最終の要素の近くに配置され、上記台と、上記投影レンズシステムの上記最終の要素との間に、液体を配置するための複数のポートを備えている液浸ヘッドと、
    導電の液体を供給する液体操作部とを備えている液浸リソグラフィシステム。
22. 上記液体操作部は、第１構成物と、当該第１構成物の抵抗を変化させる第２構成物とを備えている液体を供給する請求項２１に記載の液浸リソグラフィシステム。
23. 上記液体操作部は、二酸化炭素、酸素、窒素、窒素含有物質、酸素含有物質、過酸化水素水、または塩化ナトリウムを備えている第２構成物を供給する請求項２２に記載の液浸リソグラフィシステム。
24. 上記台は、露光工程の間、上記投影レンズシステムに沿って動き、
    上記液体は、露光工程の間、上記投影レンズシステムの上記最終の要素と上記半導体基材との間に配置される請求項２１に記載の液浸リソグラフィシステム。
25. 上記台の移動によって静電エネルギーが発生し、
    上記液体は、上記静電エネルギーを放電し、
    上記液浸ヘッドおよび半導体基材の損傷を防ぎ、
    上記台が少なくとも１つの埋め込まれたセンサを含んでいるなら、当該少なくとも１つのセンサの損傷を防ぐ請求項２４に記載の液浸リソグラフィシステム。
26. 半導体基材を支える台と、
    当該台に近接して配置され、一端に最終の要素を有している投影レンズシステムと、
    投影レンズシステムの上記最終の要素の近くに配置され、上記台と、上記投影レンズシステムの上記最終の要素との間に、液体を配置するための複数のポートを備えている液浸ヘッドと、
    上記液体の抵抗を変化させる手段とを備えている液浸リソグラフィシステム。
27. 半導体装置のリソグラフィ方法であって、
    ウエハ支持部と、投影レンズシステムと、当該ウエハ支持部と当該投影レンズシステムとの間に液体を配置する液浸ヘッドと、当該投影レンズシステムの近くに配置されるエネルギー供給源とを有する液浸露光装置を供給し、
    放射線に感受性のある材料を有している基材を供給し、
    上記基材を、上記ウエハ支持部上に配置し、
    導電の上記液体を、上記基材と上記投影レンズシステムとの間に配置し、
    上記エネルギー供給源から、上記基材の放射線感受性物質に、放射線を照射する方法。
28. 上記液体を配置するとき、液体を備えている第１構成物と、抵抗を変化させる物質を備えている第２構成物とを備えている液体を配置する請求項２７に記載の方法。
29. 上記液体を配置するとき、水、蒸留水、脱イオン水、または脱イオン蒸留水を備えている上記第１構成物と、二酸化炭素、酸素、窒素、窒素含有物質、酸素含有物質、過酸化水素水、または塩化ナトリウムを備えている第２構成物とを配置する請求項２７に記載の方法。

Images