JP2007288108A - デバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】材料層に欠陥が生じることに起因する露光不良の発生を抑制し、基板を良好に露光できる露光工程を含むデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】デバイス製造方法は、基板上に露光光を照射して基板を露光する工程を含み、基板の基材上にHMDS層を形成した後、HMDS層上に反射防止層を形成する工程を含む。
【選択図】図2
Description
本発明は、基板を露光する工程を含むデバイス製造方法に関する。
フォトリソグラフィ工程において、下記特許文献に開示されているような、液体を介して基板を露光する液浸露光方法が案出されている。
国際公開第99/49504号パンフレット
露光される基板は、例えば半導体ウエハ等の基材とその基材上に形成される感光材層及び反射防止層等の材料層とを含む。材料層に欠陥が生じた場合、基板に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。そのため、材料層に欠陥が生じることを抑制する必要がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、材料層の欠陥等に起因する露光不良の発生を抑制し、基板を良好に露光できる露光工程を含むデバイス製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
本発明の第1の態様に従えば、基板(P)上に露光光(EL)を照射して基板(P)を露光する工程を含むデバイス製造方法において、基板(P)の基材(W)上にHMDS層(Bh)を形成した後、HMDS層(Bh)上に反射防止層(Ba)を形成する工程を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第1の態様によれば、露光不良の発生を抑制してデバイスを製造することができる。
本発明の第2の態様に従えば、基板(P)上に露光光(EL)を照射して基板(P)を露光する工程を含むデバイス製造方法において、基板(P)の基材(W)上に第1反射防止層(Ba1)を形成する第1工程(SA0)と、第1工程(SA0)で形成した第1反射防止層(Ba1)上にHMDS層(Bh)を形成する第2工程(SA1)と、第2工程(SA1)で形成したHMDS層(Bh)上に第1反射防止層(Ba1)とは異なる第2反射防止層(Ba2)を形成する第3工程(SA2’)と、第3工程(SA2’)で形成した第2反射防止層(Ba2)上に所定の材料層(Rg、Tc)を形成する第4工程(SA3、SA4)と、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第2の態様によれば、露光不良の発生を抑制してデバイスを製造することができる。
本発明によれば、露光不良の発生を抑え、基板を良好に露光することができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る露光装置EXを備えたデバイス製造システムSYSを示す図である。図1において、デバイス製造システムSYSは、露光装置EXと、露光装置EXに接続されたコータ・デベロッパ装置CDとを備えている。
第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る露光装置EXを備えたデバイス製造システムSYSを示す図である。図1において、デバイス製造システムSYSは、露光装置EXと、露光装置EXに接続されたコータ・デベロッパ装置CDとを備えている。
露光装置EXは、デバイスを製造するためのパターンを有するマスクMを保持して移動可能なマスクステージ3と、基板Pを保持する基板ホルダ4Hを有し、基板ホルダ4Hに基板Pを保持して移動可能な基板ステージ4と、マスクステージ3に保持されているマスクMを露光光ELで照明する照明光学系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像を基板P上に投影する投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置7とを備えている。なお、ここでいうマスクは基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。また、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。
本実施形態の露光装置EXは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、露光光ELの光路空間を液体LQで満たすノズル部材71を備えている。ノズル部材71は、投影光学系PLの複数の光学素子のうち、投影光学系PLの像面に最も近い最終光学素子FLの下面と、基板Pの表面との間の露光光ELの光路空間を液体LQで満たす。ノズル部材71は、投影光学系PLの投影領域を含む基板P上の一部の領域に、投影領域よりも大きく且つ基板Pよりも小さい液体LQの液浸領域LRを形成する。なお、ノズル部材71は、液浸領域LRを、基板P上だけでなく例えば基板ステージ4の一部等にも形成可能である。本実施形態では、液体LQとして水(純水)を用いる。
コータ・デベロッパ装置CDは、露光処理される前の基板Pの基材上に感光材(フォトレジスト)等を塗布するコーティング装置(不図示)、及び露光処理された後の基板Pを現像するデベロッパ装置(不図示)を含む。露光装置EXとコータ・デベロッパ装置CDとはインターフェースIFを介して接続されており、基板Pは不図示の搬送装置により、露光装置EXとコータ・デベロッパ装置CDとの間でインターフェースIFを介して搬送可能である。
また、本実施形態においては、コータ・デベロッパ装置CDは、基板P上にHMDS(ヘキサメチルジシラザン)の層を形成可能な処理装置80を備えている。処理装置80は、密閉室81と、密閉室81の内部に設けられ、基板Pを保持する保持装置82と、ガス状のHMDSを密閉室81の内部に供給するガス供給装置83とを備えている。保持装置82は、保持した基板Pを加熱可能である。処理装置80は、保持装置82で保持した基板Pを加熱した状態で、ガス供給装置83よりガス状のHMDSを密閉室81の内部に供給する。これにより、基板Pの表面とガス状のHMDSとが接触し、基板Pの表面にHMDSの層が形成される。図1に示すように、本実施形態においては、保持装置82は、基板Pの下面側に所定の空間が形成されるように基板Pを保持し、基板Pの上面、側面、及び下面のそれぞれにHMDSの層を形成可能である。以下の説明においては、HMDSの層を適宜、HMDS層、と称し、基板P上にHMDS層を形成する処理を適宜、HMDS処理、と称する。
図2は、コータ・デベロッパ装置CDのコーティング装置、及び処理装置80によって処理された基板Pの一例を示す側断面図、図3は、図2の基板Pの周縁近傍の拡大図である。図2及び図3において、基板Pは、基材Wと、その基材W上に形成されたHMDS層Bhと、そのHMDS層Bh上に形成された反射防止層(bottom ARC(Anti-Reflective Coating))Baと、その反射防止層Ba上に形成された感光材層Rgと、その感光材層Rg上に形成された保護層Tcとを有している。基板Pは、液浸法に基づいて露光される。
本実施形態においては、基材Wは、半導体ウエハを含み、基材Wの表面は、シリコン基板の表面を含む。HMDS層Bhは、基材Wの上面、基材Wの側面、及び基材Wの下面の一部を覆うように形成されている。反射防止層Baは、HMDS層Bhの上面のうち、そのHMDS層Bhの周縁領域を除く大部分の領域を覆うように形成されている。感光材層Rgは、反射防止層Baの上面のうち、その反射防止層Baの周縁領域を除く大部分の領域を覆うように形成されている。すなわち、本実施形態においては、感光材層Rgの上面側から見た外形は、反射防止層Baよりも僅かに小さくなるように形成されている。保護層Tcは、感光材層Rg、及び感光材層Rgの外側に配置されている反射防止層Baの全てを覆うように形成されている。HMDS層Bhは、反射防止層Baの外側で、基材Wの表面と感光材層Rg及び保護層Tcとが接触しないように形成されている。
次に、上述の基板Pを製造する手順について、図4のフローチャート図、及び図5の模式図を参照しながら説明する。ここで、以下の説明においては、基材Wの表面(上面、側面、下面)に形成された材料層のうち、最も表層の材料層の表面(露出面)を適宜、基板Pの表面(上面、側面、下面)と言う。
処理装置80によって、基材Wの上面、側面、及び下面の一部に、HMDS層Bhを形成するHMDS処理が行われる(ステップSA1)。HMDS層Bhは、処理装置80によって、ガス状のHMDSを基材W上にもたらすことによって形成可能である。図5(A)に示すように、HMDS層Bhは、基材Wの上面、基材Wの側面、及び基材Wの下面の周縁領域を覆うように形成される。
基板Pの基材W上にHMDS層Bhを形成した後、図5(B)に示すように、そのHMDS層Bh上に、反射防止層Baが形成される(ステップSA2)。反射防止層Baを形成する工程は、反射防止層Baを形成するための反射防止材の膜を基板P上(HMDS層Bh)上に形成する処理と、その基板P上に形成された膜のうち、基板Pの上面の周縁領域、側面、及び裏面の周縁領域を含む基板Pの周縁部の膜を除去するエッジリンス処理とを含む。
なお、以下の説明において、エッジリンス処理は、基板Pの上面側から基板Pの周縁部にシンナーなどの溶剤を吹き付けるリンス処理と、基板Pの裏面側から基板Pの周縁部に向けてシンナーなどの溶剤を吹き付けるリンス処理(所謂バックリンス処理)とを含む。ただし、基板Pの上面の周縁領域のリンス処理が必要ない場合、あるいは基板Pの上面のリンスすべき周縁領域の幅が非常に小さい場合には、基板Pの裏面側から基板Pの周縁部に向けて溶剤を吹き付けるバックリンス処理を行うだけでもよい。
反射防止材の膜は、例えばスピンコーティング法(塗布法)、若しくはCVD(Chemical Vapor Deposition)及びPVD(Physical Vapor Deposition)等の蒸着法(成膜法)を用いて、基板P上(HMDS層Bh上)に形成可能である。本実施形態では、反射防止材の膜は、コータ・デベロッパ装置CDにおいて、スピンコーティング法によって、基板P上(HMDS層Bh上)に形成される。スピンコーティング法によって基板P上に反射防止材を塗布した後、基板Pの周縁部の反射防止材を例えば溶剤などを用いて除去するエッジリンス処理が行われる。これにより、HMDS層Bhの上面の周縁領域等を含む基板Pの周縁部から、反射防止材が除去され、HMDS層Bhの上面の周縁領域を除く大部分の領域に反射防止層Baが形成される。エッジリンス後においても、HMDS層Bhは除去されず、基板Pの周縁部に形成されている。すなわち、HMDS層Bhは、基板Pの周縁部のエッジリンス処理される部分に形成され、反射防止層Baの外側の基材Wの上面、側面、及び下面の一部に形成されている。
基板P上に反射防止層Baを形成した後、図5(C)に示すように、その反射防止層Ba上に、感光材層Rgが形成される(ステップSA3)。感光材層Rgを形成する工程は、感光材層Rgを形成するための感光材(フォトレジスト)の膜を基板P上に形成する処理と、その基板P上に形成された膜のうち、基板Pの上面の周縁領域、側面、及び裏面の周縁領域を含む基板Pの周縁部の膜を除去するエッジリンス処理とを含む。本実施形態においては、感光材として化学増幅型レジストが用いられる。本実施形態においては、感光材の膜は、コータ・デベロッパ装置CDにおいて、スピンコーティング法によって、基板P上(反射防止層Ba上)に形成される。スピンコーティング法によって基板P上に感光材を塗布した後、基板Pの周縁部の感光材を、例えば溶剤などを用いて除去するエッジリンス処理が行われる。これにより、基板Pの周縁部から、感光材が除去され、反射防止層Baの上面の周縁領域を除く大部分の領域に感光材層Rgが形成される。エッジリンス後においても、HMDS層Bhは除去されず、基板Pの周縁部に形成されている。すなわち、HMDS層Bhは、基板Pの周縁部のエッジリンス処理される部分に形成され、反射防止層Baの外側の基材Wの上面、側面、及び下面の一部に形成されている。
基板P上に感光材層Rgを形成した後、図5(D)に示すように、その感光材層Rg上に、保護層Tcが形成される(ステップSA4)。保護層Tcを形成する工程は、保護層Tcを形成するための保護材の膜を基板P上に形成する処理と、その基板P上に形成された膜のうち、基板Pの上面の周縁領域、側面、及び裏面の周縁領域を含む基板Pの周縁部の膜を除去するエッジリンス処理とを含む。保護層Tcは、トップコート層と呼ばれる材料層であって、例えば液体LQから感光材層Rg、反射防止層Ba、及び基材Wの少なくとも1つを保護する機能を有する。また、保護層(トップコート層)Tcは、撥液性(撥水性)を有している。保護層Tcを形成する保護材は、例えばフッ素系材料を含む。本実施形態においては、保護材の膜は、コータ・デベロッパ装置CDにおいて、スピンコーティング法によって、基板P上(感光材層Rg上)に形成される。スピンコーティング法によって基板P上に保護材を塗布した後、基板Pの周縁部の保護材を、例えば溶剤などを用いて除去するエッジリンス処理が行われる。これにより、基板Pの周縁部から、保護材が除去され、基板Pの上面に保護層Tcが形成される。エッジリンス後においても、HMDS層Bhは除去されず、基板Pの周縁部に形成されている。すなわち、HMDS層Bhは、基板Pの周縁部のエッジリンス処理される部分に形成され、反射防止層Baの外側の基材Wの上面、側面、及び下面の一部に形成される。また、本実施形態においては、保護層Tcは、保護層TcとHMDS層Bhとの間に形成された反射防止層Ba及び感光材層Rgの露出面の全てを覆うように形成される。なお、保護層Tcのリンス処理を行うときに、本実施形態のように、基板Pの上面のリンスすべき周縁領域が非常に小さい場合には、エッジリンス処理として、バックリンス処理を行うだけでもよい。
また、HMDS層Bh、反射防止層Ba、レジスト層Rg、及び保護層Tcのそれぞれを形成する動作に対して所定のタイミングで、必要に応じて、ベーク処理等の所定の処理が実行される。
コータ・デベロッパ装置CDにおける処理が終了した後、基板Pは所定の搬送装置によって露光装置EXへ搬送される。露光装置EXは、基板P上に液体LQの液浸領域LRを形成し、その液体LQを介して基板Pの表面に露光光ELを照射する(ステップSA5)。本実施形態においては、基板Pの上面は保護層Tcによって形成されており、液浸領域LRの液体LQは、基板Pの保護層Tcと接触する。基板Pの液体LQと接触する液体接触面が撥液性を有する保護層Tcによって形成されているので、液浸領域LRを基板P上に良好に形成することができる。また、撥液性を有する保護層Tcによって、液体LQの回収性を高めることができ、基板P上に液体LQが残留することを抑制できる。また、例えば保護層Tc上に液体LQが付着し、その液体LQが気化した後に保護層Tc上に付着跡(所謂ウォーターマーク)が形成されても、液浸露光後にこの保護層Tcを除去することにより、ウォーターマークを保護層Tcとともに除去することができる。そして、ウォーターマークを保護層Tcとともに除去した後に、現像処理等の所定のプロセス処理を実行することができる。
露光処理された後の基板Pは、コータ・デベロッパ装置CDに搬送され、ポストベーク処理等の所定の処理を施された後、デベロッパ装置において現像処理される。そして、ドライエッチング処理等の所定の後処理が行われ、基板P上にパターンが形成される。
本実施形態においては、シリコン基板を含む基材Wの表面にHMDS層Bhを形成し、そのHMDS層Bh上に反射防止層Baを形成した後、その反射防止層Ba上に感光材層Rg及び保護層Tcを形成している。HMDS層Bhと反射防止層Baとの相性(密着性)は良好であり、反射防止層Baと感光材層Baとの相性(密着性)も良好であり、HMDS層Bhと保護層Tcとの相性(密着性)も良好である。
また、本実施形態においては、反射防止層Ba、感光材層Rg、及び保護層Tcのそれぞれは、スピンコーティング法によって基板P上に所定の材料を塗布した後、エッジリンス処理することによって形成される。例えば感光材層Rgを形成するために感光材を基板P上に塗布した後、エッジリンス処理しない場合、例えば基板Pを搬送する搬送装置の搬送アームと基板Pの周縁部とが接触すると、その基板Pの周縁部に形成されている感光材の膜の一部が基板Pから剥がれる可能性がある。また、基板Pを保管するキャリアの棚等の支持部と基板Pの周縁部とが接触した場合にも、その基板Pの周縁部に形成されている感光材の膜の一部が基板Pから剥がれる可能性がある。剥がれた感光材は異物となって、搬送アーム及びキャリア等を汚染する可能性がある。また、その異物が清浄な基板Pと接触し、汚染が拡大する可能性もある。また、その異物が基板P上に付着した状態で露光した場合、基板P上に形成されるパターンに欠陥が生じる可能性がある。また、スピンコーティング法によって基板P上に感光材を塗布した後、基板Pの周縁部の感光材の膜が中央部より厚くなる現象が生じる場合がある。その基板Pの周縁部の感光材は剥離しやすく、異物となりやすい。反射防止層Baを形成するための反射防止材、及び保護層Tcを形成するための保護材をスピンコーティング法によって基板P上に塗布した後、エッジリンス処理しない場合も、反射防止材の膜の一部、あるいは保護材の膜の一部が剥がれて異物となる可能性が高くなる。本実施形態においては、エッジリンス処理を行うことによって、異物の発生を抑制することができる。
そして、本実施形態においては、HMDS層Bhは、基板Pの周縁部のエッジリンス処理される部分に形成されており、反射防止層Baの外側で、基材Wの表面と感光材層Rg及び保護層Tcとが接触することを阻止している。例えばシリコン基板を含む基材Wの表面が親液性(親水性)であり感光材層Rg及び保護層Tcが撥液性である場合など、基材Wの表面と感光材層Rg及び保護層Tcとの相性(密着性)が良好で無い場合、基材Wと感光材層Rg及び保護層Tcとが直接的に接触すると、基材Wから感光材層Rg及び保護層Tcが剥がれ、異物となる可能性が高くなる。例えば、HMDS層Bhを形成しないで、基材W上に反射防止層Baを形成し、その上に感光材を塗布する場合、コーティング装置の性能等によっては、先に基材W上に形成されている反射防止層Baの外側に感光材がはみ出し、基材W上に感光材が塗布される可能性がある。このはみ出した部分の感光材は、基材Wから剥がれやすくなる。
本実施形態においては、HMDS層Bhは、反射防止層Baの外側で、基材Wの表面と感光材層Rg及び保護層Tcとが接触しないように形成されている。HMDS層Bhと感光材層Rg及び保護層Tcとの相性(密着性)は良好であるため、本実施形態のように、HMDS層Bhを、基材Wの表面と感光材層Rg及び保護層Tcとが接触しないように、反射防止層Baの外側の基材Wの表面の少なくとも一部の領域に形成することで、反射防止層Baの外側に、感光材層Rgが形成された場合でも、基材W上のHMDS層Bhと感光材層Rgとを良好に接着させることができ、基材Wから感光材層Rgが剥がれることを抑制することができる。同様に、反射防止層Baの外側に、保護層Tcが形成された場合でも、基材W上のHMDS層Bhと保護層Tcとを良好に接着させることができ、基材Wから保護層Tcが剥がれることを抑制することができる。
また、本実施形態においては、保護層TcとHMDS層Bhとの間に、反射防止層Ba及び感光材層Rgを含む複数の材料層が形成され、保護層Tcは、それら複数の材料層の露出面の全てを覆うように形成される。基板Pを液浸露光した場合、例えば反射防止層Baと感光材層Rgとの界面に液体LQが浸入する可能性がある。本実施形態においては、反射防止層Ba及び感光材層Rgの露出面の全てを保護層Tcで覆っているので、反射防止層Baと感光材層Rgとの界面に液体LQが浸入することを抑制することができる。したがって、液体LQの浸入に起因して反射防止層Ba及び感光材層Rgの少なくとも一方に欠陥が生じることを抑制することができる。また、HMDS層Bhと保護層Tcとの相性(密着性)は良好であり、保護層TcとHMDS層Bhとの界面に液体LQが浸入することが抑制されている。
図6は、本実施形態に係る露光装置EXの一例を示す概略構成図である。照明光学系ILは、マスクM上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ELで照明する。本実施形態においては、照明光学系ILから射出される露光光ELとして、ArFエキシマレーザ光が用いられる。
マスクステージ3は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置3Dの駆動により、マスクMを保持した状態で、X軸、Y軸、及びθZ方向に移動可能である。マスクステージ3(ひいてはマスクM)のX軸、Y軸、及びθZ方向の位置情報はレーザ干渉計3Lによって計測される。制御装置7は、レーザ干渉計3Lの計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置3Dを駆動し、マスクステージ3に保持されているマスクMの位置制御を行う。
投影光学系PLは、マスクMのパターンの像を所定の投影倍率で基板Pに投影する。本実施形態の投影光学系PLは、その投影倍率が例えば1/4、1/5、1/8等の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系PLは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系PLは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
基板ステージ4は、基板Pを保持する基板ホルダ4Hを有しており、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置4Dの駆動により、基板ホルダ4Hに基板Pを保持した状態で、ベース部材BP上で、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6自由度の方向に移動可能である。基板ホルダ4Hは、基板ステージ4上に設けられた凹部4Rに配置されており、基板ステージ4のうち凹部4R以外の上面4Fは、基板ホルダ4Hに保持された基板Pの表面とほぼ同じ高さ(面一)になるような平坦面となっている。なお、基板ホルダ4Hに保持された基板Pの表面と、基板ステージ4の上面4Fとの間に段差があってもよい。基板ステージ4(ひいては基板P)のX軸、Y軸、及びθZ方向の位置情報はレーザ干渉計4Lによって計測され、基板ステージ4に保持されている基板Pの表面の面位置情報(Z軸、θX、及びθY方向に関する位置情報)は、不図示のフォーカス・レベリング検出系によって検出される。制御装置7は、レーザ干渉計4Lの計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置4Dを駆動し、基板ステージ4に保持されている基板Pの位置制御を行う。
ノズル部材71は、最終光学素子FLと基板Pとの間の露光光ELの光路空間Kに対して液体LQを供給する供給口12と、液体LQを回収する回収口22とを有している。供給口12には、供給管13を介して液体供給装置11が接続されている。回収口22には、回収管23を介して液体回収装置21が接続されている。本実施形態においては、回収口22には多孔部材(メッシュ)が配置されている。
液体供給装置11は、清浄で温度調整された液体LQを送出可能である。また、液体回収装置21は、真空系等を備えており、液体LQを回収可能である。液体供給装置11から送出された液体LQは、供給管13及び供給口12を介して光路空間Kに供給される。真空系を含む液体回収装置21が駆動されることにより回収口22から回収された液体LQは、回収管23を介して液体回収装置21に回収される。制御装置7は、液体供給装置11による液体供給動作と液体回収装置21による液体回収動作とを並行して行うことで、最終光学素子FLと基板Pとの間の露光光ELの光路空間を液体LQで満たし、基板P上の一部の領域に、投影光学系PLの投影領域ARを覆うように、液体LQの液浸領域LRを局所的に形成する。
露光装置EXは、少なくともマスクMのパターン像を基板Pに投影している間、ノズル部材71を用いて、露光光ELの光路空間Kを液体LQで満たす。露光装置EXは、投影光学系PLと光路空間Kを満たす液体LQとを介してマスクMを通過した露光光ELを基板ホルダ4Hに保持された基板P上に照射することによって、マスクMのパターンの像を基板P上に投影して、基板Pを露光する。
図7は、液浸領域LRが基板Pの上面の周縁領域に形成されている状態を示す図である。基板Pの上面の周縁領域を露光するとき、あるいは液浸領域LRを基板ステージ4の上面4Fに移動するとき等においては、図7に示すように、液浸領域LRが、基板ホルダ4Hに保持された基板Pの上面と、その基板Pの周囲に設けられた基板ステージ4の上面4Fとの間の第1ギャップ上に配置される可能性がある。本実施形態においては、基板ステージ4の上面4Fは撥液性を有し、基板Pの上面及び側面も、撥液性を有する保護層Tc及びHMDS層Bhによって形成されているので、その第1ギャップへの液体LQの浸入を抑制することができる。
また、基板ホルダ4Hは、基板Pを吸着保持するために、基板Pの下面との間で負圧空間30を形成するための周壁(シール部材)33を有している。周壁33の上面は基板Pの下面と対向する。本実施形態においては、基板ホルダ4Hの周壁33の上面と対向する基板Pの下面の周縁領域にも、撥液性を有するHMDS層Bhが形成されているので、仮に第1ギャップに液体LQが浸入しても、周壁33の上面と基板Pの下面との間の第2ギャップを介して、基板Pの下面側に形成されている負圧空間30に液体LQが浸入する(回り込む)ことを抑制することができる。したがって、例えば基板Pの下面が濡れたことによって、基板ホルダ4Hで基板Pを良好に保持できなくなったり、あるいは、搬送装置を用いて基板ホルダ4Hから基板Pを搬出(アンロード)する際、その搬送装置が基板Pを良好に保持できなくなる等の不具合の発生を抑制することができる。
以上説明したように、基板Pの基材W上にHMDS層Bhを形成した後、HMDS層Bh上に反射防止層Baを形成することで、その上に形成される感光材層Rg及び保護層Tcの少なくとも一方が基板Pから剥がれる等の欠陥が生じることを抑制できる。したがって、異物等に起因する露光不良の発生を抑制してデバイスを良好に製造することができる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
次に、第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図8は、第2実施形態に係る基板Pを示す拡大断面図である。図8において、HMDS層Bh上に形成される反射防止層Baは、第1反射防止層Ba1と、その第1反射防止層Ba1上に形成される第1反射防止層Ba1とは異なる第2反射防止層Ba2とを含む。図8に示すように、本実施形態においては、第1反射防止層Ba1と第2反射防止層Ba2とは接触している。第1反射防止層Ba1と第2反射防止層Ba2とは、その光学特性が互いに異なる。例えば、第1反射防止層Ba1と第2反射防止層Ba2とは、露光光ELに対する屈折率及び吸収率の少なくとも一方が互いに異なる。これにより、例えば基板Pに第1角度で入射する露光光ELの第1成分と、第1角度とは異なる第2角度で入射する露光光ELの第2成分との両方の反射を抑えることができる等、照射される露光光ELの反射をより良好に抑えることができる。もちろん、反射防止層Baが3つ以上の複数の反射防止層を含むものであってもよい。
なお、上述の第1、第2実施形態においては、説明を簡単にするために、シリコン基板上にHMDS層Bhを形成した場合を例にして説明したが、基材Wの表面(下地)がSiO2等の酸化膜の場合もある。また、基材Wの表面(下地)が、前のプロセスまでに形成されたSiO2等の酸化膜層、SiO2及びSiNx等の絶縁層、Cu及びAl−Si等の金属・導体層、アモルファスSi等の半導体層の少なくとも1つの表面である場合もある。いずれの場合も、その基材Wの表面と、感光材層Rg及び保護層Tcとが接触すると、感光材層Rg及び保護層Tcの少なくとも一部が剥がれて、異物となる可能性があるが、上述の実施形態のように、反射防止層Baの外側の基材Wの表面の少なくとも一部の領域(エッジリンス処理される部分の領域)に、HMDS層Bhを形成することによって、異物の発生を抑えることができる。
なお、上述の第1、第2本実施形態においては、HMDS層Bhは、基材Wの上面の全域に形成されているが、反射防止層Baの外側の基材Wの上面の周縁領域のみに形成されていてもよい。この場合も、基材Wの上面の周縁領域に形成されたHMDS層Bhによって、反射防止層Baの外側で、基材Wの表面と感光材層Rg及び保護層Tcとの接触を阻止することができる。
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態の特徴的な部分は、基板Pの基材W上に第1反射防止層Ba1を形成した後、その上にHMDS層Bhを形成し、その上に第2反射防止層Ba2を形成する点にある。換言すれば、基材の表面が第1反射防止層で形成され、その基材上(第1反射防止層上)に、HMDS層Bhを形成する点にある。
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態の特徴的な部分は、基板Pの基材W上に第1反射防止層Ba1を形成した後、その上にHMDS層Bhを形成し、その上に第2反射防止層Ba2を形成する点にある。換言すれば、基材の表面が第1反射防止層で形成され、その基材上(第1反射防止層上)に、HMDS層Bhを形成する点にある。
図9は、第3実施形態に係る基板Pの一例を示す側断面図、図10は、図9の基板Pの周縁近傍の拡大図である。図9及び図10において、基板Pは、基材Wと、その基材W上に形成された第1反射防止層Ba1と、その第1反射防止層Ba1上に形成されたHMDS層Bhと、そのHMDS層Bh上に形成された第1反射防止層Ba1とは異なる第2反射防止層Ba2と、その第2反射防止層Ba2上に形成された感光材層Rgと、その感光材層Rg上に形成された保護層Tcとを有している。HMDS層Bhは、第1反射防止層Ba1と第2反射防止層Ba2との間に形成されている。第1反射防止層Ba1と第2反射防止層Ba2とは、その光学特性が互いに異なる。例えば、第1反射防止層Ba1と第2反射防止層Ba2とは、露光光ELに対する屈折率及び吸収率の少なくとも一方が互いに異なる。
上述の実施形態と同様、基材Wは、半導体ウエハを含み、基材Wの表面は、シリコン基板の表面を含む。第1反射防止層Ba1は、無機材料を含み、基材Wの上面、基材Wの側面、及び基材Wの下面の一部を覆うように形成されている。HMDS層Bhは、第1反射防止層Ba1の全てを覆うように形成されている。第2反射防止層Ba2は、HMDS層Bhの上面のうち、そのHMDS層Bhの周縁領域を除く大部分の領域を覆うように形成されている。感光材層Rgは、第2反射防止層Ba2の上面のうち、その第2反射防止層Ba2の周縁領域を除く大部分の領域を覆うように形成されている。保護層Tcは、感光材層Rg、及び感光材層Rgの外側に配置されている第2反射防止層Ba2の全てを覆うように形成されている。
次に、上述の基板Pを製造する手順について、図11のフローチャート図を参照しながら説明する。
基板Pの基材Wの上面、側面、及び下面の一部に、第1反射防止層Ba1を形成する処理が行われる(ステップSA0)。第1反射防止層Ba1は、例えばSiON、SiO2、SiN等の無機材料を含む。第1反射防止層Ba1は、CVD(Chemical Vapor Deposition)、あるいはPVD(Physical Vapor Deposition)等の蒸着法(成膜法)を用いて、基材W上に形成可能である。
基板Pの基材W上に第1反射防止層Ba1を形成した後、処理装置80によって、第1反射防止層Ba1上に、HMDS層Bhを形成するHMDS処理が行われる(ステップSA1)。HMDS層Bhは、第1反射防止層Ba1の露出面の全てを覆うように形成される。
基板P上にHMDS層Bhを形成した後、そのHMDS層Bh上に、第2反射防止層Ba2が形成される(ステップSA2’)。第2反射防止層Ba2を形成する工程は、上述の第1実施形態のステップSA2とほぼ同様、第2反射防止層Ba2を形成するための反射防止材の膜を基板P上(HMDS層Bh)上にスピンコーティング法(塗布法)によって形成する処理と、その基板P上に形成された膜のうち、基板Pの上面の周縁領域、側面、及び裏面の周縁領域を含む基板Pの周縁部の膜を除去するエッジリンス処理とを含む。これにより、HMDS層Bhの上面の周縁領域を除く大部分の領域に第2反射防止層Ba2が形成される。本実施形態においても、HMDS層Bhは、基板Pの周縁部のエッジリンス処理される部分に形成され、第2反射防止層Ba2の外側に形成されている。
基板P上に第2反射防止層Ba2を形成した後、その第2反射防止層Ba2上に、感光材層Rgが形成される(ステップSA3)。感光材層Rgを形成する工程は、感光材層Rgを形成するための感光材(フォトレジスト)の膜をスピンコーティング法によって基板P上に形成する処理と、その基板P上に形成された膜のうち、基板Pの上面の周縁領域、側面、及び裏面の周縁領域を含む基板Pの周縁部の膜を除去するエッジリンス処理とを含む。これにより、第2反射防止層Ba2の上面の周縁領域を除く大部分の領域に感光材層Rgが形成される。
基板P上に感光材層Rgを形成した後、その感光材層Rg上に、保護層Tcが形成される(ステップSA4)。保護層Tcを形成する工程は、保護層Tcを形成するための保護材の膜をスピンコーティング法によって基板P上に形成する処理と、その基板P上に形成された膜のうち、基板Pの上面の周縁領域、側面、及び裏面の周縁領域を含む基板Pの周縁部の膜を除去するエッジリンス処理とを含む。保護層Tcは、保護層TcとHMDS層Bhとの間に形成された第2反射防止層Ba2及び感光材層Rgの露出面の全てを覆うように形成される。なお、保護層Tcのリンス処理を行うときに、本実施形態のように、基板Pの上面のリンスすべき周縁領域が非常に小さい場合には、エッジリンス処理として、バックリンス処理を行うだけでもよい。
また、第1反射防止層Ba1、HMDS層Bh、第2反射防止層Ba2、レジスト層Rg、及び保護層Tcのそれぞれを形成する動作に対して所定のタイミングで、必要に応じて、ベーク処理等の所定の処理が実行される。
コータ・デベロッパ装置CDにおける処理が終了した後、基板Pは所定の搬送装置によって露光装置EXへ搬送される。露光装置EXは、基板P上に液体LQの液浸領域LRを形成し、その液体LQを介して基板Pの表面に露光光ELを照射する(ステップSA5)。
露光処理された後の基板Pは、コータ・デベロッパ装置CDに搬送され、ポストベーク処理等の所定の処理を施された後、デベロッパ装置において現像処理される。そして、ドライエッチング処理等の所定の後処理が行われ、基板P上にパターンが形成される。
本実施形態においても、互いに異なる第1反射防止層Ba1と第2反射防止層Ba2とによって、基板Pに第1角度で入射する露光光ELの第1成分と、第1角度とは異なる第2角度で入射する露光光ELの第2成分との両方の反射を抑えることができる等、照射される露光光ELの反射をより良好に抑えることができる。
また、本実施形態のように、第1反射防止層Ba1を形成するとき、CVD法など、基板Pを加熱する処理が含まれる場合であっても、第1反射防止層Ba1を形成した後、その第1反射防止層Ba1上にHMDS層Bhを形成しているので、HMDS層Bhが加熱されることはない。したがって、加熱によるHMDS層Bhの劣化又は欠陥も生じない。HMDS層Bhと第1反射防止層Ba1との相性(密着性)は良好であり、基材Wと第1反射防止層Ba1との相性(密着性)も良好である。
本実施形態において、例えば第1反射防止層Ba1の表面が親液性であり感光材層Rg及び保護層Tcが撥液性である場合など、第1反射防止層Ba1の表面と感光材層Rg及び保護層Tcとの相性(密着性)が良好で無い場合、第1反射防止層Ba1と感光材層Rg及び保護層Tcとが直接的に接触すると、第1反射防止層Ba1から感光材層Rg及び保護層Tcが剥がれ、異物となる可能性が高くなる。本実施形態においては、第1反射防止層Ba1の露出面の全てがHMDS層Bhで覆われているので、第2反射防止層Ba2の外側で、第1反射防止層Ba1の表面と感光材層Rg及び保護層Tcとが接触することが阻止されている。HMDS層Bhと感光材層Rg及び保護層Tcとの相性(密着性)は良好であるため、感光材層Rg及び保護層Tcの少なくとも一方の一部が基板Pより剥がれて異物となることを抑制することができる。
なお、本実施形態においては、第1反射防止層Ba1が無機材料を含む場合を例にして説明したが、第1反射防止層Ba1は無機材料を含まなくてもよい。また、例えばスピンコーティング法など、加熱処理を伴わない方法を用いて第1反射防止層Ba1を形成してもよい。また、第1反射防止層Ba1をスピンコーティング法を用いて形成する場合、エッジリンス処理を実行することができる。
また、第1反射防止層Ba1と感光材層Rg及び保護層Tcとの相性(密着性)が良好である場合には、HMDS層Bhで第1反射防止層Ba1の露出面の全てを覆わずに、第1反射防止層Ba1と感光材層Rg及び保護層Tcの少なくとも一方とが接触してもよい。
なお、第3実施形態においても、HMDS層Bhは、第2反射防止層Ba2の外側の基材Wの上面の周縁領域のみに形成されていてもよい。この場合も、HMDS層Bhによって、第2反射防止層Ba2の外側で、基材Wの表面と感光材層Rg及び保護層Tcとの接触を阻止することができる。
また、第3実施形態においても、基材Wの表面(下地)は、酸化膜層、絶縁層、金属・導体層、及び半導体層の少なくとも1つの表面であってもよい。
なお、上述の第1〜第3実施形態においては、保護層Tcは、基板Pの上面のみに形成されているが、基材Wと接触せず、HMDS層と接触可能な場合には、基板Pの側面、及び基板Pの下面の一部に形成されてもよい。また、保護層Tcを省略してもよい。
また、上述の第1〜第3実施形態において、感光材層Rgを形成した後、その感光材層Rg上に、所定の材料層として、反射防止層(top ARC(Anti-Reflective Coating))を形成し、その反射防止層上に保護層Tcを形成するようにしてもよい。
なお、上述の各実施形態の投影光学系は、最終光学素子の像面側の光路空間を液体で満たしているが、国際公開第2004/019128号パンフレットに開示されているように、最終光学素子の物体面側の光路空間も液体で満たす投影光学系を採用することもできる。
なお、上述の各実施形態の液体LQは水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ELの光源がF2レーザである場合、このF2レーザ光は水を透過しないので、液体LQとしてはF2レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル(PFPE)やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。また、液体LQとしては、屈折率が1.6〜1.8程度のものを使用してもよい。
なお、上述の各実施形態の基板Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。
露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。
また、露光装置EXとしては、第1パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で第1パターンの縮小像を投影光学系(例えば1/8縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系)を用いて基板P上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第2パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で第2パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第1パターンと部分的に重ねて基板P上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Pを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
また、本発明は、特開平10−163099号公報、特開平10−214783号公報、特表2000−505958号公報などに開示されているような複数の基板ステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも適用できる。
更に、特開平11−135400号公報や特開2000−164504号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
また、上述の各実施形態においては、投影光学系PLと基板Pとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平6−124873号公報、特開平10−303114号公報、米国特許第5,825,043号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6,778,257号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。
また、国際公開第2001/035168号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板P上に形成することによって、基板P上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置(リソグラフィシステム)にも本発明を適用することができる。
以上のように、本願実施形態の露光装置EXは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図12に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光工程を含む基板処理ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。
Ba…反射防止層、Ba1…第1反射防止層、Ba2…第2反射防止層、Bh…HMDS層、EL…露光光、EX…露光装置、LQ…液体、LR…液浸領域、P…基板、Rg…感光材層、Tc…保護層、W…基材
Claims (21)
- 基板上に露光光を照射して前記基板を露光する工程を含むデバイス製造方法において、
前記基板の基材上にHMDS層を形成した後、前記HMDS層上に反射防止層を形成する工程を含むデバイス製造方法。 - 前記HMDS層上に形成される反射防止層は、第1反射防止層と、前記第1反射防止層上に形成される該第1反射防止層とは異なる第2反射防止層とを含む請求項1記載のデバイス製造方法。
- 前記反射防止層上に所定の材料層を形成する工程を有し、
前記HMDS層は、前記反射防止層の外側で、前記基材の表面と前記材料層とが接触しないように形成される請求項1又は2記載のデバイス製造方法。 - 前記材料層は、感光材層を含む請求項3記載のデバイス製造方法。
- 前記材料層は、前記感光材層上に形成される保護層を含む請求項4記載のデバイス製造方法。
- 前記保護層と前記HMDS層との間に、前記反射防止層及び前記感光材層を含む複数の材料層が形成され、
前記保護層は、複数の材料層の露出面の全てを覆うように形成される請求項5記載のデバイス製造方法。 - 前記HMDS層は、前記反射防止層の外側の前記基材の表面の少なくとも一部の領域に形成される請求項1〜6のいずれか一項記載のデバイス製造方法。
- 前記HMDS層は、少なくとも前記基板の周縁部のエッジリンス処理される部分に形成される請求項1〜7のいずれか一項記載のデバイス製造方法。
- 前記HMDS層は、少なくとも前記基材の上面の周縁領域に形成される請求項8記載のデバイス製造方法。
- 前記HMDS層は、前記基材の側面に形成される請求項8又は9記載のデバイス製造方法。
- 前記HMDS層は、前記基材の下面の少なくとも一部に形成される請求項8〜10のいずれか一項記載のデバイス製造方法。
- 前記基材の表面は、シリコン基板の表面を含む請求項1〜11のいずれか一項記載のデバイス製造方法。
- 前記基材の表面は、酸化膜層、金属層、及び絶縁層の少なくとも1つの表面を含む請求項1〜12のいずれか一項記載のデバイス製造方法。
- 前記基材の表面は、前記HMDS層上に形成される反射防止層とは別の反射防止層の表面を含む請求項1〜13のいずれか一項記載のデバイス製造方法。
- 前記別の反射防止層は、無機材料を含む請求項14記載のデバイス製造方法。
- 基板上に露光光を照射して前記基板を露光する工程を含むデバイス製造方法において、
前記基板の基材上に第1反射防止層を形成する第1工程と、
前記第1工程で形成した前記第1反射防止層上にHMDS層を形成する第2工程と、
前記第2工程で形成した前記HMDS層上に前記第1反射防止層とは異なる第2反射防止層を形成する第3工程と、
前記第3工程で形成した前記第2反射防止層上に所定の材料層を形成する第4工程と、を含むデバイス製造方法。 - 前記HMDS層は、前記第1反射防止層の露出面の全てを覆うように形成される請求項16デバイス製造方法。
- 前記第1反射防止層は、無機材料を含む請求項16又は17記載のデバイス製造方法。
- 前記材料層は、感光材層を含む請求項16〜18のいずれか一項記載のデバイス製造方法。
- 前記材料層は、前記感光材層上に形成される保護層を含む請求項19記載のデバイス製造方法。
- 液体を介して前記基板上に露光光を照射する請求項1〜20のいずれか一項記載のデバイス製造方法。
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