JP2007142217A - Immersion lithography exposure apparatus and its method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォトレジスト上に集積回路パターンを形成する半導体集積回路の製作に応用するフォトリソグラフィ工程に関し、特にイマージョン液が音波振動を受け、リソグラフィ露光工程の期間中に液体から気泡を除去するメガソニック超音波イマージョン式リソグラフィ装置およびその方法に関する。 The present invention relates to a photolithography process applied to the manufacture of a semiconductor integrated circuit for forming an integrated circuit pattern on a photoresist, and more particularly, to a megalithography in which immersion liquid is subjected to sonic vibration and bubbles are removed from the liquid during the lithography exposure process. The present invention relates to a sonic ultrasonic immersion lithography apparatus and method.
一般に半導体ウェーハ上へ集積回路を製作するときには様々な処理ステップが応用される。これらのステップには、シリコンウェーハ基板上に導電層を堆積するステップと、標準的なリソグラフィ技術やフォトリソグラフィ技術により必要な金属相互接続パターンを有する、例えば酸化チタンや酸化シリコンなどのフォトレジストやその他のフォトマスクを形成するステップと、ウェーハ基板に対してドライエッチング工程を行い、フォトマスクにより覆われていない領域から導電層を除去し、基板上においてマスクパターンの形状により導電層をエッチングするステップと、一般に反応性プラズマや塩素ガスにより基板上からマスク層を除去したり剥がしたりすることにより導電相互接続層の上表面を露出するステップと、ウェーハ基板に対して水および窒素ガスを加えて、ウェーハ基板の冷却および乾燥を行うステップとが含まれる。 In general, various processing steps are applied when fabricating an integrated circuit on a semiconductor wafer. These steps include depositing a conductive layer on a silicon wafer substrate and having a metal interconnect pattern required by standard lithographic and photolithography techniques, eg photoresists such as titanium oxide and silicon oxide, and others Forming a photomask, and performing a dry etching process on the wafer substrate, removing the conductive layer from a region not covered by the photomask, and etching the conductive layer according to the shape of the mask pattern on the substrate; In general, the step of exposing the upper surface of the conductive interconnect layer by removing or stripping the mask layer from the substrate with reactive plasma or chlorine gas, and adding water and nitrogen gas to the wafer substrate, Cooling and drying the substrate. That.
デュアルダマシン技術として知られる一般の集積回路製造技術は、基板上に下部誘電体層および上部誘電体層を順次堆積する。そして、下部誘電体層にパターニングおよびエッチングを行ってその中にバイア開口部を形成し、上部誘電体層にパターニングおよびエッチングを行ってその中にトレンチ開口を形成する。エッチングステップにおいて、パターニングされたフォトレジスト層により対応する誘電体層中でトレンチおよびバイア開口部をエッチングする。次に、電気化学めっき(Electrochemical Plating:ECP)技術を利用してトレンチおよびバイア開口部中に導電銅線を形成し、基板上に水平および垂直の集積回路配線を形成する。 A common integrated circuit manufacturing technique known as dual damascene technology sequentially deposits a lower dielectric layer and an upper dielectric layer on a substrate. The lower dielectric layer is then patterned and etched to form via openings therein, and the upper dielectric layer is patterned and etched to form trench openings therein. In the etching step, the trench and via openings are etched in the corresponding dielectric layer with a patterned photoresist layer. Next, conductive copper wires are formed in the trench and via openings using electrochemical plating (ECP) technology, and horizontal and vertical integrated circuit wirings are formed on the substrate.
ウェーハの表面上かウェーハ上にある誘電体層や導電層上にフォトレジスト材料を塗布する方法は、ウェーハを固定型ボウル(Stationary Bowl)またはコータカップ(Coater Cup)中で高速回転させておき、フォトレジスト液をウェーハの中央部分へ滴下して行う。フォトレジストの形成ステップ時に回転するウェーハから出る過剰な液体および微粒子はコータカップにより受け取る。ウェーハの中央部分に滴下されたフォトレジスト液は、ウェーハの回転遠心力による表面張力によりウェーハの縁に向かって拡散される。これにより、フォトレジスト液をウェーハの表面全体へ均等に形成することができる。 The method of applying the photoresist material on the surface of the wafer or on the dielectric layer or conductive layer on the wafer is to rotate the wafer at a high speed in a stationary bowl or coater cup, A photoresist solution is dropped onto the central portion of the wafer. Excess liquid and particulate exiting the rotating wafer during the photoresist formation step are received by the coater cup. The photoresist liquid dropped on the central portion of the wafer is diffused toward the edge of the wafer by surface tension due to the rotational centrifugal force of the wafer. As a result, the photoresist liquid can be uniformly formed on the entire surface of the wafer.
半導体生産のフォトリソグラフィ工程期間において、レチクル(Reticle)またはマスク(Mask)を介して光エネルギーをウェーハ上に予め堆積したフォトレジスト材料上へ加えて回路パターンを画定し、フォトレジスト材料上に画定された回路パターンは後続処理ステップのエッチングによりウェーハ上に回路を画定する。レチクルとは、ウェーハ上のフォトレジストコート層中の回路像がパターニングされた透明プレートである。レチクルは、例えばウェーハ上の四つのダイなど、幾つかのダイの回路パターン像が設計されたものしか含まないため、ウェーハの表面全体を段階的かつ反復的に横切るようにしなければならなかった。それと対照的にフォトマスクは、ウェーハ上にある全てのダイの回路パターン像を含んでいたため、一度の露光だけで全てのダイの回路パターン像をウェーハへ転写することができた。 During the photolithography process of semiconductor production, light energy is applied to the photoresist material previously deposited on the wafer via a reticle or mask to define a circuit pattern, which is defined on the photoresist material. The circuit pattern defines a circuit on the wafer by subsequent processing step etching. A reticle is a transparent plate on which a circuit image in a photoresist coat layer on a wafer is patterned. Since the reticle includes only those designed with circuit pattern images of several dies, for example, four dies on the wafer, the entire surface of the wafer had to be traversed step by step. In contrast, the photomask contained circuit pattern images of all the dies on the wafer, so that the circuit pattern images of all the dies could be transferred to the wafer with only one exposure.
ウェーハ処理装置の自動塗覆装置/現像トラックシステム(automated coater
/developer track system)は、ウェーハ上にフォトレジストをスピンコーティングするステップと、フォトリソグラフィ工程の他のステップを行う。ウェーハ処理装置は、例えば初期蒸着レジストスピンコーティング(vapor prime resist spin coat)、現像、焼成および冷却ステーション(chilling station)などの各フォトリソグラフィ操作ステーション(photolithography operation station)間でウェーハが搬送される。ウェーハ処理の自動化は、微粒子の発生とウェーハの損傷を最小限に抑えることができる。自動ウェーハトラックは、様々な処理操作を同時に行うことができる。半導体産業で広く使用されている自動化トラックシステムには、東京エレクトロン株式会社(Tokyo Electron Limited:TEL)のトラックとシリコン・バレイ・グループ(Silicon Valley Group:SVG)のトラックとの二種類がある。
Automatic coater / development track system for wafer processing equipment (automated coater)
/ developer track system) performs the steps of spin coating a photoresist on the wafer and other steps of the photolithography process. The wafer processing apparatus transports wafers between photolithography operation stations such as, for example, vapor prime resist spin coat, development, baking and chilling stations. Automated wafer processing can minimize particle generation and wafer damage. Automatic wafer tracks can perform various processing operations simultaneously. There are two types of automated truck systems widely used in the semiconductor industry: Tokyo Electron Limited (TEL) trucks and Silicon Valley Group (SVG) trucks.
ウェーハ上に回路パターンを製作する典型的な方法は、ウェーハを自動化トラックシステムへ投入してから、スピンコーティングによりフォトレジストをウェーハ上へ塗布する。その後、ソフトベークによりフォトレジストを処理する。そして冷却後、一般にクロム被覆された石英レチクル上のダイパターンを有するウェーハのアレイに位置合わせとエッチングとを行うステッパーなどの露光装置中にウェーハが入れられる。適当に位置合わせと焦点合わせとが行われた後、ステッパーはウェーハの小さな一領域を露光してから、次の領域へ移動し、ウェーハ全体の表面にレチクル上のダイパターンが露光されるまでこのステップが繰り返される。フォトレジストはレチクルを通過する光で露光されて回路パターン像が転写される。この像パターンが露光されるフォトレジスト部分には、架橋および硬化が行われて回路パターンが形成される。そして、位置合わせのステップと露光工程とが行われた後、ウェーハを露光してから焼成処理を行い、現像およびハードベーキングのステップによりフォトレジストパターンを現像する。 A typical method for producing a circuit pattern on a wafer is to put the wafer into an automated track system and then apply the photoresist onto the wafer by spin coating. Thereafter, the photoresist is processed by soft baking. Then, after cooling, the wafer is typically placed in an exposure apparatus such as a stepper that aligns and etches the array of wafers having a die pattern on a chromium-coated quartz reticle. After proper alignment and focusing, the stepper will expose a small area of the wafer and then move to the next area until the die pattern on the reticle is exposed on the entire surface of the wafer. The steps are repeated. The photoresist is exposed to light passing through the reticle to transfer a circuit pattern image. In the photoresist portion to which this image pattern is exposed, a circuit pattern is formed by crosslinking and curing. Then, after the alignment step and the exposure process are performed, the wafer is exposed and then baked, and the photoresist pattern is developed by the development and hard baking steps.
続いて、現像および硬化でフォトレジストに画定された回路パターンを、エッチングステップで下部金属層へ転写し、ウェーハ上から金属層中で架橋フォトレジストにより覆われていない金属がエッチング除去されるため、架橋フォトレジスト下方にある特徴的要素である金属を保護し、エッチング剤により除去されることがない。あるいは、エッチングされる材料は誘電体層でもよく、例えばデュアルダマシン技術などで、回路パターンに合わせてこの誘電体層中にバイア開口部およびトレンチ開口部がエッチングされる。続いて、銅などの導電金属によりバイア開口部およびトレンチ開口部を充填して金属導線を画定する。これによりウェーハ上には適当に画定されたパターニングの金属超小型電子回路が形成され、この金属超小型電子回路のパターニングは架橋フォトレジスト回路パターンに非常によく似ている。 Subsequently, the circuit pattern defined in the photoresist by development and curing is transferred to the lower metal layer in an etching step, and the metal not covered by the cross-linked photoresist in the metal layer is etched away from above the wafer. It protects the characteristic metal under the crosslinked photoresist and is not removed by the etchant. Alternatively, the material to be etched may be a dielectric layer, and via openings and trench openings are etched into the dielectric layer to match the circuit pattern, for example, by dual damascene technology. Subsequently, the via opening and the trench opening are filled with a conductive metal such as copper to define the metal conductor. This forms a properly defined patterned microelectronic circuit on the wafer, the patterning of which is very similar to a cross-linked photoresist circuit pattern.
半導体製造工業に応用されるリソグラフィはイマージョン式リソグラフィであり、イマージョン式リソグラフィ技術で使用される露光装置には光伝送チャンバ上に設置されるフォトマスクおよび複数のレンズが含まれている。この光伝送チャンバを通して、水を含んだ露光液を散布する。この操作ステップ期間中、光伝送チャンバはフォトレジストが覆うウェーハ上の露光領域上方に設置される。光伝送チャンバを通して露光液が散布されると、光はそれぞれ光伝送チャンバ中のフォトマスク、レンズおよび露光液を通って露光領域のフォトレジスト上まで伝送される。そのため、露光液の光伝送により、フォトマスク中の回路パターン像はフォトレジスト中まで転写される。光伝送チャンバ中の露光液は、フォトレジスト上で伝送される回路パターン像の解析度を高めることができる。 Lithography applied to the semiconductor manufacturing industry is immersion lithography, and an exposure apparatus used in the immersion lithography technique includes a photomask and a plurality of lenses installed on an optical transmission chamber. Through this light transmission chamber, an exposure liquid containing water is sprayed. During this operational step, the light transmission chamber is placed above the exposure area on the wafer covered by the photoresist. When the exposure liquid is sprayed through the light transmission chamber, the light is transmitted through the photomask, the lens, and the exposure liquid in the light transmission chamber onto the photoresist in the exposure area. Therefore, the circuit pattern image in the photomask is transferred to the photoresist by the optical transmission of the exposure liquid. The exposure liquid in the light transmission chamber can increase the analysis degree of the circuit pattern image transmitted on the photoresist.
光伝達チャンバにより露光液を散布する前に、一般に水のような液体中からは気体が除かれ、液体から超微粒気泡が大部分除去される。しかしながら、液体が光伝送チャンバにより散布されるステップ期間中、一部の超微粒気泡が依然として液体中に残留していた。そして、この残留していた超微粒気泡は、一般にフォトレジストの疎水表面に付着しやすいため、フォトレジストに投射される回路パターン像を歪ませることがあった。そのため、露光領域中に投射されたフォトレジスト上の回路パターン像が歪まないように、イマージョン式リソグラフィ工程において露光液中にある超微粒気泡を実質的に除去することができる装置および方法が望まれていた。 Before the exposure liquid is sprayed by the light transmission chamber, the gas is generally removed from the liquid such as water, and most of the ultrafine bubbles are removed from the liquid. However, during the step in which the liquid was sprinkled by the light transmission chamber, some ultrafine bubbles remained in the liquid. The remaining ultrafine bubbles tend to adhere to the hydrophobic surface of the photoresist in general, so that the circuit pattern image projected on the photoresist may be distorted. Therefore, there is a demand for an apparatus and method that can substantially remove ultrafine bubbles in the exposure liquid in the immersion lithography process so that the circuit pattern image on the photoresist projected into the exposure area is not distorted. It was.
本発明の第1の目的は、イマージョン式リソグラフィの工程前または工程期間中に露光液から超微粒気泡を実質的に除去する装置を提供することにある。
本発明の第2の目的は、イマージョン式リソグラフィの工程前または工程期間中に露光液から超微粒気泡を実質的に除去するメガソニック超音波露光装置を提供することにある。
本発明の第3の目的は、イマージョン式リソグラフィの工程期間中にフォトレジスト上に投射する回路パターン像の品質を向上させるメガソニック超音波露光装置を提供することにある。
本発明の第4の目的は、音波を用いてイマージョン式リソグラフィの工程前または工程期間中に露光液から超微粒気泡を実質的に除去するメガソニック超音波露光装置を提供することにある。
本発明の第5の目的は、音波を用いてイマージョン式リソグラフィの工程前または工程期間中に露光液から超微粒気泡を実質的に除去するメガソニック超音波イマージョン式リソグラフィ露光方法を提供することにある。
本発明の第6の目的は、音波を用いてイマージョン式リソグラフィの工程前または工程期間中に露光レンズ上から超微粒気泡および微粒子を実質的に除去するメガソニック超音波イマージョン式リソグラフィ露光方法を提供することにある。
A first object of the present invention is to provide an apparatus for substantially removing ultrafine bubbles from an exposure solution before or during the immersion lithography process.
A second object of the present invention is to provide a megasonic ultrasonic exposure apparatus that substantially removes ultrafine bubbles from an exposure solution before or during the process of immersion lithography.
It is a third object of the present invention to provide a megasonic ultrasonic exposure apparatus that improves the quality of a circuit pattern image projected onto a photoresist during an immersion lithography process.
A fourth object of the present invention is to provide a megasonic ultrasonic exposure apparatus that substantially removes ultrafine bubbles from an exposure solution before or during an immersion lithography process using sound waves.
It is a fifth object of the present invention to provide a megasonic ultrasonic immersion lithography exposure method that substantially removes ultrafine bubbles from an exposure solution before or during an immersion lithography process using sound waves. is there.
A sixth object of the present invention is to provide a megasonic ultrasonic immersion lithography exposure method that substantially removes ultrafine bubbles and fine particles from the exposure lens before or during the immersion lithography process using sound waves. There is to do.
上述およびその他の目的を達成するため、本発明は、イマージョン式リソグラフィの工程前、工程期間中または工程前と工程期間中の両方のときに、露光液から超微粒気泡を実質的に除去するメガソニック超音波イマージョン式リソグラフィ露光装置を提供する。本発明の装置には、フォトレジスト被覆のウェーハの上方に設置されている光伝送チャンバと、フォトマスクおよびレンズを備えて光伝送チャンバの上方に設置されている光学ハウジングと、イマージョン液を光伝送チャンバ中へ散布する入口導管とが含まれている。少なくとも一つのメガソニック超音波プレートは、入口導管と動作可能な状態に接続され、イマージョン液が入口導管を通過して光伝送チャンバ中に散布されるときに、イマージョン液を通過する音波が途切れないようにする。音波が露光液中の超微粒気泡を実質的に除去するため、液体を実質上気泡がない状態にして光伝送チャンバ中へ入れて露光工程を行うことができるようにする。本発明の他の実施形態の露光装置では、環状メガソニック超音波プレートにより光伝送チャンバが囲まれている。 To achieve the foregoing and other objectives, the present invention provides a megameter that substantially removes ultrafine bubbles from an exposure solution prior to, during, or both before and during immersion lithography. A sonic ultrasonic immersion lithography exposure apparatus is provided. The apparatus of the present invention includes an optical transmission chamber installed above a photoresist-coated wafer, an optical housing having a photomask and a lens installed above the optical transmission chamber, and optical transmission of immersion liquid. And an inlet conduit for spraying into the chamber. At least one megasonic ultrasound plate is operatively connected to the inlet conduit and the sound waves passing through the immersion fluid are uninterrupted when the immersion fluid is sprayed through the inlet conduit and into the light transmission chamber. Like that. Since the sound waves substantially remove the ultrafine bubbles in the exposure liquid, the exposure process can be performed by putting the liquid into a light transmission chamber in a state substantially free of bubbles. In an exposure apparatus according to another embodiment of the present invention, an optical transmission chamber is surrounded by an annular megasonic ultrasonic plate.
本発明は、露光液中から超微粒気泡を実質的に除去する方法を提供する。この露光液はイマージョン式リソグラフィ工程中に応用して回路パターン像をフォトマスクやレチクルからフォトレジスト被覆のウェーハ上に転写する。この方法には、イマージョン式リソグラフィ露光装置により露光液を光伝送チャンバへ散布する工程前、工程期間中または工程前と工程期間中の両方のときに、音波を露光液へ通すことが含まれている。この音波により露光液から超微粒気泡を実質的に除去するとともに、フォトレジストの表面上から超微粒気泡を除去し、超微粒気泡がウェーハ表面上のフォトレジストに付着することと、装置が露光液を通してフォトレジスト上に転写する回路パターン像に歪みが発生することとを防止する。 The present invention provides a method for substantially removing ultrafine bubbles from an exposure solution. This exposure liquid is applied during an immersion lithography process to transfer a circuit pattern image from a photomask or reticle onto a photoresist-coated wafer. This method includes passing sound waves through the exposure liquid before, during, or before and during the process of spraying the exposure liquid into the light transmission chamber by the immersion lithography exposure apparatus. Yes. This sound wave substantially removes the ultrafine bubbles from the exposure liquid, removes the ultrafine bubbles from the surface of the photoresist, the ultrafine bubbles adhere to the photoresist on the wafer surface, and the apparatus The distortion of the circuit pattern image transferred onto the photoresist through the film is prevented.
本発明は、露光レンズ上から超微粒気泡および微粒子を実質的に除去する方法を提供する。この露光レンズをイマージョン式リソグラフィ工程中に応用し、回路パターン像をフォトマスクやレチクルからフォトレジスト被覆のウェーハ上に転写する。この方法には、イマージョン式リソグラフィ露光装置により露光液を光伝送チャンバへ散布する工程前、工程期間中または工程前と工程期間中の両方のときに、音波を露光液へ通すことが含まれている。この方法は、露光の工程前、工程期間中または工程前と工程期間中の両方のときに露光液を交換することをさらに含む。この音波によりレンズ表面上から超微粒気泡および微粒子を実質的に除去するとともに、露出されたレンズの表面上に超微粒気泡および微粒子が付着することを防ぐことにより、装置が露光液を通してフォトレジスト上に転写する回路パターン像に歪みが発生することとを防止する。 The present invention provides a method of substantially removing ultrafine bubbles and fine particles from an exposure lens. The exposure lens is applied during an immersion lithography process to transfer a circuit pattern image from a photomask or reticle onto a photoresist-coated wafer. This method includes passing sound waves through the exposure liquid before, during, or before and during the process of spraying the exposure liquid into the light transmission chamber by the immersion lithography exposure apparatus. Yes. The method further includes exchanging the exposure solution before the exposure process, during the process period, or both before and during the process period. The sound wave substantially removes the ultrafine bubbles and fine particles from the lens surface and prevents the ultrafine bubbles and fine particles from adhering to the exposed lens surface. It is possible to prevent the circuit pattern image to be transferred from being distorted.
上述したことから分かるように、本発明のメガソニック超音波イマージョン式リソグラフィ装置およびその方法は、イマージョン液に音波振動を加え、リソグラフィ露光工程の期間中に液体中の気泡を除去することができる。 As can be seen from the above, the megasonic ultrasonic immersion lithography apparatus and method of the present invention can apply ultrasonic vibration to the immersion liquid to remove bubbles in the liquid during the lithography exposure process.
本実施形態は、イマージョン式リソグラフィの工程前、工程中、あるいは工程前と工程中の両方のときに露光液から超微粒気泡を実質的に除去する新しいメガソニック超音波イマージョン式リソグラフィ露光装置を提供する。本実施形態の装置には、フォトマスクおよびレンズが設置された光学ハウジングが含まれる。光学ハウジングのレンズの下方には光伝送チャンバが設置される。そして、入口導管と光学ハウジングとを接続して、イマージョン液を光伝送チャンバへ散布する。少なくとも一つのメガソニック超音波プレートは、入口導管と動作可能な状態に接続され、イマージョン液が入口導管を通って光伝送チャンバ中に散布されるときに、イマージョン液を通過する音波が途切れないようにする。他の実施形態の環状メガソニック超音波プレートは光伝送チャンバを囲む。 The present embodiment provides a new megasonic ultrasonic immersion lithography exposure apparatus that substantially removes ultrafine bubbles from an exposure solution before, during, or both before and during immersion lithography. To do. The apparatus of this embodiment includes an optical housing in which a photomask and a lens are installed. An optical transmission chamber is installed below the lens of the optical housing. Then, the inlet conduit and the optical housing are connected to spread the immersion liquid into the light transmission chamber. At least one megasonic ultrasound plate is operatively connected with the inlet conduit so that the sound waves passing through the immersion fluid are not interrupted when the immersion fluid is sprayed through the inlet conduit into the light transmission chamber. To. In another embodiment, an annular megasonic ultrasound plate surrounds the light transmission chamber.
本実施形態の装置が作動されると、光伝送チャンバはフォトレジストが被覆されたウェーハ上の露光領域の上方に設置される。一つまたは複数のメガソニック超音波プレートにより発生される音波は、露光液中の超微粒気泡を除去して光伝送チャンバに入る液体を実質上気泡がない状態にする。露光工程の期間中、光がそれぞれ光学ハウジングのフォトマスクおよびレンズを通って光伝送チャンバの露光液を透過し、ウェーハ上を覆うフォトレジスト上まで伝送される。そして露光液には気泡がないため、歪みの無い回路パターン像をフォトレジスト上へ転写して高い解析度を実質的に得る。 When the apparatus of this embodiment is activated, the light transmission chamber is installed above the exposure area on the wafer coated with photoresist. The sound waves generated by the one or more megasonic ultrasonic plates remove the ultrafine bubbles in the exposure liquid and make the liquid entering the light transmission chamber substantially free of bubbles. During the exposure process, light is transmitted through the photomask and lens of the optical housing, through the exposure liquid in the light transmission chamber, and onto the photoresist covering the wafer. Since the exposure liquid has no bubbles, a circuit pattern image without distortion is transferred onto the photoresist to substantially obtain a high degree of analysis.
本実施形態は、露光液中の超微粒気泡を実質的に除去する方法を提供し、この露光液をイマージョン式リソグラフィ工程の露光工程へ応用し、フォトマスクまたはレチクルからフォトレジスト被覆のウェーハ上の露光領域へ回路パターン像を転写する。第1実施形態の方法は、露光液を通して音波を伝達し、露光工程の前に液体中から超微粒気泡を除去する。第2実施形態の方法は、露光の工程前および工程期間中の両方のときに、露光液を通して音波を伝達する。本発明の第3実施形態は、露光工程の期間中に、露光液を通して音波を間歇的に伝達する。一つまたは複数のメガソニック超音波プレートから露光液に提供されるメガソニック超音波パワーは、約10〜1000kHzであることが望ましい。 The present embodiment provides a method for substantially removing ultrafine bubbles in an exposure liquid, and this exposure liquid is applied to an exposure process of an immersion lithography process, from a photomask or a reticle to a photoresist-coated wafer. The circuit pattern image is transferred to the exposure area. In the method of the first embodiment, sound waves are transmitted through the exposure liquid, and ultrafine bubbles are removed from the liquid before the exposure process. The method according to the second embodiment transmits sound waves through the exposure liquid both before and during the exposure process. The third embodiment of the present invention intermittently transmits sound waves through the exposure liquid during the exposure process. The megasonic ultrasonic power provided to the exposure liquid from one or more megasonic ultrasonic plates is preferably about 10 to 1000 kHz.
本実施形態のメガソニック超音波イマージョン式リソグラフィ方法に用いられる露光液はどんな種類のものでもよい。本実施形態の露光液には、濃度が通常約1:1:10〜1:1:1000の間の体積比であるアンモニウム、過酸化水素および水が含まれる。他の実施形態の露光液には、濃度が通常約1:10〜1:1000の間の体積比であるアンモニウムおよび水が含まれる。他の実施形態の露光液は脱イオン水である。さらに他の実施形態の露光液はオゾン水(Ozonated Water)であり、オゾン濃度は一般に約1〜1000ppmの間である。露光液には、濃度が通常約1〜1000ppmの間である非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤が含まれる。 The exposure liquid used in the megasonic ultrasonic immersion lithography method of this embodiment may be of any kind. The exposure liquid of this embodiment contains ammonium, hydrogen peroxide, and water whose concentration is usually a volume ratio between about 1: 1: 10 and 1: 1: 1000. In other embodiments, the exposure liquid includes ammonium and water with concentrations typically ranging from about 1:10 to 1: 1000 in volume ratio. In another embodiment, the exposure liquid is deionized water. In another embodiment, the exposure liquid is ozone water (Ozonated Water), and the ozone concentration is generally between about 1-1000 ppm. The exposure liquid contains a nonionic surfactant, an anionic surfactant or a cationic surfactant having a concentration of usually between about 1 and 1000 ppm.
図1に示すように、符号10は本実施形態のメガソニック超音波イマージョン式リソグラフィ露光装置(以下、単に「露光装置」という。)を示す。露光装置10は、フォトレジスト層(図示せず)がその上に堆積されたウェーハ34を設置するためのウェーハ台28を含む。光学ハウジング12は光学システム13を含み、この光学システムはレーザ15と、ウェーハ台28の上方に設置されている最も近い対物レンズ(last objective lens)16を備えている。フォトマスクまたはレチクル14は、対物レンズ16の上方に設置されている光学ハウジング12中に動作可能な状態に嵌合されている。フォトマスクまたはレチクル14には、リソグラフィ工程時にウェーハ34上へ転写されるフォトレジスト層上の回路パターン(図示せず)が形成されている。このリソグラフィ工程は以下で説明する。光伝送チャンバ18は、最も近い対物レンズ16下でウェーハ台28上に設置されている。リソグラフィ工程時に、レーザビーム15aはフォトマスクまたはレチクル14を通って回路パターン像15bが発生され、この回路パターン像15bはそれぞれ最も近い対物レンズ16および光伝送チャンバ18へ伝送されてウェーハ34上へ投射される。
As shown in FIG. 1,
入口液体貯蔵槽20には露光液32のタンクが設置され、入口導管22は入口液体貯蔵槽20から延伸される。排液導管22aは入口導管22から延伸され、光伝送チャンバ18と接続されて設けられる。出口液体貯蔵槽26は、それぞれ収集導管24aおよび出口導管24を通して、光伝送チャンバ18と接続して設けられる。本実施形態によると、メガソニック超音波プレート30が入口導管22上に設置され、当該技術に習熟した者なら分かるように、露光液32が入口導管22を通るとき、露光液32中にはメガソニック超音波プレート30により音波(図示せず)が発生される。
The inlet
露光装置10の動作を以下さらに詳しく説明する。露光液32は入口液体貯蔵槽20から提供され、それぞれ入口導管22および排液導管22aを通って光伝送チャンバ18に入れられる。メガソニック超音波プレート30は露光液32中で音波(図示せず)を発生させて露光液32中にある超微粒気泡の全部または大部分を除去する。光学ハウジング12から放射されたレーザビーム15aは回路パターン像15bを発生させ、これらの回路パターン像15bはそれぞれ最も近い対物レンズ16と光伝送チャンバ18に設置された露光液32とを通って、ウェーハ34上を被覆したフォトレジスト上に投射される。露光液32は光伝送チャンバ18から排出され、それぞれ収集導管24aおよび出口導管24を通って出口液体貯蔵槽26中に入れられる。
The operation of the
続いて、図3A〜図3Cおよび図1に示すように、露光装置10は、以下で説明する形態の三種類から一種類を選んで操作する。図3Aに示すフローチャートのステップ1では、先ず光伝送チャンバ18をウェーハ34上の露光領域の上方に設置する。続いて、メガソニック超音波プレート30をオンしてから(ステップ2)、それぞれ入口液体貯蔵槽20から入口導管22を介して露光液32を光伝送チャンバ18へ散布する(ステップ3)。そして露光液32が入口導管22を通過するとき、メガソニック超音波プレート30は露光液32中に音波を発生させる。そして露光液32中の超微粒気泡を音波により除去し、露光液32が光伝送チャンバ18に入る入口箇所には超微粒気泡がなくなる。また、音波が排液導管22aから光伝送チャンバ18まで伝送されることにより、フォトレジスト表面上の超微粒気泡も除去される。
Subsequently, as shown in FIGS. 3A to 3C and FIG. 1, the
ステップ4に示すように、回路パターン像がウェーハ34上の露光領域上に露光される前にメガソニック超音波プレート30をオフする。上述の回路パターン像は露光液32を通って伝送され(ステップ5)、露光液32は超微粒気泡の影響により変形されずにウェーハ34上のフォトレジストの表面上へ高解析度の回路パターン像を転写する。露光工程5を行った後、光伝送チャンバ18をウェーハ34上の次の露光領域へ移動させて、ステップ6においてステップ1〜5を繰り返す。
As shown in Step 4, before the circuit pattern image is exposed on the exposure area on the
図3Bに示すフローチャートのステップ1aにおいて、先ず光伝送チャンバ18をウェーハ34上の露光領域の上方に設置する。続いて、メガソニック超音波プレート30をオンした後(ステップ2a)、入口液体貯蔵槽20から入口導管22により露光液32を光伝送チャンバ18へ提供する(ステップ3a)。メガソニック超音波プレート30により発生された音波は、入口導管22を通過する露光液32中の超微粒気泡を除去し、露光液32が光伝送チャンバ18に入る入口箇所で超微粒気泡を実質的に除去し、ウェーハ34上に付着した超微粒気泡を除去することができる。
In step 1a of the flowchart shown in FIG. 3B, the
ステップ4aにおいて、メガソニック超音波プレート30を継続的にオンしながらウェーハ34上のフォトレジストに対して露光を行う。そして露光工程(ステップ4a)の期間中、メガソニック超音波プレート30により露光液32中およびウェーハ34上のフォトレジスト表面上にある超微粒気泡は継続的に除去される。従って、光学ハウジング12から伝送されて光伝送チャンバ18を通過する回路パターン像15bは、超微粒気泡の影響により歪むことがなく、ウェーハ34上のフォトレジスト表面上へ高い解析度で投射される。そして、露光工程4aが完了した後に、メガソニック超音波プレート30をオフする(ステップ5a)。続いて、光伝送チャンバ18をウェーハ34上の次の露光領域へ移動し、ステップ6aにおいてステップ1a〜5aを繰り返す。
In
図3Cに示すフローチャートのステップ1bにおいて、先ず光伝送チャンバ18をウェーハ34上の露光領域の上方へ設置する。続いて、メガソニック超音波プレート30をオンしてから(ステップ2b)、入口導管22により入口液体貯蔵槽20から露光液32を光伝送チャンバ18へ提供する(ステップ3b)。メガソニック超音波プレート30により発生された音波は、露光液32中およびウェーハ34上にあるフォトレジスト表面上の超微粒気泡を除去することができるため、露光液32が光伝送チャンバ18に入る入口箇所とウェーハ34のフォトレジストの表面上とに超微粒気泡が発生して付着することを防ぐことができる。
In
ステップ4bにおいて、メガソニック超音波プレート30を間歇的にオンおよびオフして露光工程を行う。これにより、ウェーハの露光期間中、露光液32中の超微粒気泡はメガソニック超音波プレート30により継続的に除去される。そして、露光工程4bを行った後、光伝送チャンバ18をウェーハ34上の次の露光領域へ移動して、ステップ5bにおいてステップ1b〜5bを繰り返す。
In
図3Dに示すフローチャートのステップ1cにおいて、先ず光伝送チャンバ18をウェーハ34上の露光領域の上方へ設置する。続いて、メガソニック超音波プレート30をオンしてから(ステップ2c)、入口導管22により入口液体貯蔵槽20から露光液32を光伝送チャンバ18へ提供する(ステップ3c)。メガソニック超音波プレート30により発生された音波は、入口導管22を通過する露光液32中の超微粒気泡を除去することができるため、露光液32が光伝送チャンバ18に入る入口箇所とウェーハ34に超微粒気泡が付着することを実質上防ぐことができる。
In
ステップ4cにおいて、メガソニック超音波プレート30を継続的にオンする場合、ウェーハ34上のフォトレジストに対して露光が行われる。従って、露光工程(ステップ4c)の期間中、メガソニック超音波プレート30は露光液32中およびウェーハ34上のフォトレジスト表面上にある超微粒気泡を継続的に除去する。従って、光学ハウジング12から伝送されて光伝送チャンバ18を通過する回路パターン像は、超微粒気泡の影響により歪むことがなく、ウェーハ34上のフォトレジスト表面上へ高い解析度で投射される。露光工程4cが完了すると、メガソニック超音波プレート30をオン状態に維持することができる。続いて、光伝送チャンバ18をウェーハ34上の次の露光領域へ移動し(ステップ5c)、光伝送チャンバ18によりウェーハ34上のフォトレジストに対して露光を行い(ステップ6c)、ステップ7cにおいて、ステップ5c〜6cを繰り返す。
In
図3Eに示すフローチャートのステップ1dにおいて、先ず光伝送チャンバ18をウェーハ34上の露光領域の上方へ設置する。続いて、メガソニック超音波プレート30をオンしてから(ステップ2d)、入口導管22により入口液体貯蔵槽20から露光液32を光伝送チャンバ18へ提供する(ステップ3d)。メガソニック超音波プレート30により発生された音波は、入口導管22を通過する露光液32中の超微粒気泡を除去することができる。そのため、最も近い対物レンズ16の下表面上に付着した微粒子を除去することにより、露光液32が光伝送チャンバ18に入る入口箇所から超微粒気泡が実質上除去され、最も近い対物レンズ16の下表面上に付着された微粒子が除去される。
In step 1d of the flowchart shown in FIG. 3E, the
ステップ4dに示すように、メガソニック超音波プレート30を継続的にオンすると、入口導管22により入口液体貯蔵槽20から、第1の液体の替わりに第2の液体を光伝送チャンバ18へ提供してから(ステップ4d)、ウェーハ34上のフォトレジストに対して露光を行う。従って、露光工程(ステップ6d)の期間中はメガソニック超音波プレート30をオンしない(ステップ5d)。これにより光学ハウジング12から伝送される光伝送チャンバ18を通過する回路パターン像15bは、微粒子の影響を受けて歪むことがなく、ウェーハ34上のフォトレジスト表面上へ高い解析度で投射される。露光工程6dを行った後、光伝送チャンバ18をウェーハ34上の次の露光領域へ移動し、ステップ6dにおいて、ステップ6d〜7dを繰り返す。
As shown in
図3Fに示すフローチャートのステップ1eにおいて、先ず光伝送チャンバ18をウェーハ34上の露光領域の上方へ設置する。続いて、メガソニック超音波プレート30をオンした後(ステップ2e)、入口導管22により入口液体貯蔵槽20から露光液32を光伝送チャンバ18へ提供する(ステップ3e)。メガソニック超音波プレート30により発生された音波は、入口導管22を通過する露光液32中の超微粒気泡を除去することができるため、最も近い対物レンズ16の下表面上に付着した微粒子を除去することにより、露光液32が光伝送チャンバ18に入る入口箇所で超微粒気泡が発生して最も近い対物レンズ16の下表面上に微粒子が付着することを実質的に防ぐことができる。
In step 1e of the flowchart shown in FIG. 3F, first, the
ステップ4eにおいて、メガソニック超音波プレート30を継続的にオンすると、入口導管22により入口液体貯蔵槽20から第1の液体の替わりに第2の液体が光伝送チャンバ18に提供され(ステップ4e)、ウェーハ34上のフォトレジストに対して露光を行う。従って、露光工程(ステップ5e)の期間中、メガソニック超音波プレート30は依然として継続的にオンする(ステップ2e)。これにより光学ハウジング12から伝送され、光伝送チャンバ18を通過する回路パターン像15bは微粒子の影響を受けて歪むことがなく、ウェーハ34上のフォトレジスト表面上へ高い解析度で投射される。露光工程5eを行った後、光伝送チャンバ18をウェーハ34上の次の露光領域へ移動し、ステップ5eにおいてステップ5e〜6eを繰り返す。
In
続いて、図2に示すように、もう一つの代替実施形態による露光装置を符号10aにより示す。環状のメガソニック超音波プレート30aは、光伝送チャンバ18を囲む。そして図3Aに示すフローチャートのように、露光装置10aを操作する。露光液32が光伝送チャンバ18へ散布された後、環状のメガソニック超音波プレート30aをオンし、露光工程を行う前にオフする。図3Bに示すフローチャートのように、露光液32が光伝送チャンバ18へ散布される工程期間と、全体の露光工程期間とにおいて、環状のメガソニック超音波プレート30aをオン状態に維持するか、図3Cに示すフローチャートにおいて、環状のメガソニック超音波プレート30aを露光工程で間歇的にオンする。そのため、どのような状態であっても光伝送チャンバ18中に設置された露光液32に超微粒気泡が発生し、露光工程の期間にウェーハ34上の回路パターン像15bに歪みが発生するということはない。
Subsequently, as shown in FIG. 2, an exposure apparatus according to another alternative embodiment is denoted by
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。 In the present invention, preferred embodiments have been disclosed as described above. However, these embodiments are not intended to limit the present invention, and any person who is familiar with the technology can use various embodiments within the scope and spirit of the present invention. Changes and modifications can be made. Therefore, the scope of protection of the present invention is based on the contents specified in the claims.
10、10a 露光装置
12 光学ハウジング
13 光学システム
14 フォトマスク
15 レーザ
15a レーザビーム
15b 回路パターン像
16 対物レンズ
18 光伝送チャンバ
20 入口液体貯蔵槽
22 入口導管
22a 排液導管
24 出口導管
24a 収集導管
26 出口液体貯蔵槽
28 ウェーハ台
30、30a メガソニック超音波プレート
32 露光液
34 ウェーハ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記光伝送チャンバと動作可能な状態に接続されて前記露光液を通る複数の音波を伝達する超音波プレートと、
前記光伝送チャンバに隣接して光源からの光を前記露光液へ導入する光学システムとを備えることを特徴とするイマージョン式リソグラフィ露光装置。 An optical transmission chamber for loading the exposure liquid;
An ultrasonic plate that is operatively connected to the light transmission chamber and transmits a plurality of sound waves through the exposure liquid;
An immersion type lithography exposure apparatus comprising: an optical system that introduces light from a light source into the exposure liquid adjacent to the light transmission chamber.
フォトマスクおよびレンズを通り、前記フォトマスクからの回路パターン像を前記露光液を通してウェーハ上へ伝送するレーザビームを発射するレーザをさらに備えることを特徴とする請求項3に記載のイマージョン式リソグラフィ露光装置。 The optical system comprises:
The immersion lithography exposure apparatus according to claim 3, further comprising a laser that emits a laser beam that passes through a photomask and a lens and transmits a circuit pattern image from the photomask through the exposure liquid onto the wafer. .
前記光伝送チャンバを囲む環状メガソニック超音波プレートを少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項1に記載のイマージョン式リソグラフィ露光装置。 The ultrasonic plate is
The immersion lithography exposure apparatus according to claim 1, further comprising at least one annular megasonic ultrasonic plate surrounding the light transmission chamber.
露光液を準備するステップと、
前記露光液に複数の音波を伝送するステップと、
ビームをそれぞれ前記フォトマスクおよび前記露光液へ透過させてフォトレジストが被覆されたウェーハ上へ送り、前記ウェーハを露光するステップと、
を含むことを特徴とするリソグラフィ露光方法。 Preparing a photomask having a circuit pattern;
A step of preparing an exposure solution;
Transmitting a plurality of sound waves to the exposure liquid;
Passing a beam through the photomask and the exposure liquid, respectively, onto a photoresist-coated wafer and exposing the wafer;
A lithography exposure method comprising:
前記フォトレジスト被覆のウェーハを露光する工程前または工程期間中に、前記音波を伝送して前記露光液に通すステップを含むことを特徴とする請求項6に記載のリソグラフィ露光方法。 Transmitting the sound wave with the exposure liquid,
7. The lithography exposure method according to claim 6, further comprising the step of transmitting the sound wave through the exposure liquid before or during a process of exposing the photoresist-coated wafer.
メガソニック超音波のパワーを10〜1000kHzの間にして前記露光液で前記音波を伝達するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載のリソグラフィ露光方法。 Transmitting the sound wave with the exposure liquid,
The lithographic exposure method according to claim 6, further comprising a step of transmitting the sound wave by the exposure liquid with a megasonic ultrasonic power of 10 to 1000 kHz.
回路パターンを有するフォトマスクを準備するステップと、
前記光伝送チャンバ中に第1の液体を準備するステップと、
前記第1の液体を通過する複数の音波を伝達するステップと、
前記光伝送チャンバ中に第2の液体を準備するステップと、
レーザビームをそれぞれ前記光学システムおよび前記第2の液体へ通して前記ウェーハ上へ伝送し、前記ウェーハを露光するステップとを含むことを特徴とするイマージョン式リソグラフィ露光方法。 Megasonic ultrasonic immersion lithographic exposure comprising an optical system, a light transmission chamber between the closest objective lens of the optical system and a photoresist-coated wafer, and a megasonic ultrasonic plate connected to the light transmission chamber Preparing the device;
Preparing a photomask having a circuit pattern;
Providing a first liquid in the light transmission chamber;
Transmitting a plurality of sound waves passing through the first liquid;
Providing a second liquid in the light transmission chamber;
Transmitting the laser beam through the optical system and the second liquid onto the wafer, respectively, and exposing the wafer.
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