JP2007294691A - Liquid immersion aligner, and method of manufacturing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid immersion aligner which suppresses the reduction of the contact angle of an auxiliary member, does not make a drop remain on the auxiliary member after exposure, and also can reduce wafer electrification; and to provide a method of manufacturing a device. <P>SOLUTION: The liquid immersion aligner comprises: a projection optical system 3 for carrying out exposure transfer of the pattern on a reticle 2 on a wafer 5, and a liquid feeder for supplying liquid immersion liquid to both a lens surface (the last surface) which approaches the wafer 5 of the projection optical system 3 most closely and a gap of the wafer 5. The liquid immersion aligner which carries out exposure by holding liquid immersion liquid in at least one part of the gap comprises also an auxiliary member provided around a wafer chuck 20 for holding the wafer 5. The auxiliary member holds the liquid immersion liquid together with the wafer chuck 20, and its material should be composed of graphite in surface material quality at least. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に半導体集積回路等の露光に用いられる露光装置に関するものであり、特に投影光学系とウエハの間の少なくとも一部を液浸液で満たしてウエハ上にパターンを露光する液浸露光装置およびデバイス製造方法に関するものである。   The present invention relates to an exposure apparatus mainly used for exposure of a semiconductor integrated circuit or the like, and in particular, an immersion liquid that exposes a pattern on a wafer by filling at least a part between the projection optical system and the wafer with the immersion liquid. The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method.

半導体素子回路パターンの微細化が進み、従来、露光装置の微細化性能向上のために使用露光波長の短波長化のほか位相シフトマスク、変形照明等の技術が実用化されている。
しかし、従来の設計においては、投影光学系と基板との間に屈折率が約1の気体の層が介在するため、原理的にNA(開口数)を1以上にすることが不可能であった。
With the progress of miniaturization of semiconductor element circuit patterns, techniques such as phase shift masks and modified illumination have been put into practical use in addition to shortening the exposure wavelength used to improve the miniaturization performance of exposure apparatuses.
However, in the conventional design, since a gas layer having a refractive index of about 1 is interposed between the projection optical system and the substrate, it is impossible in principle to make NA (numerical aperture) 1 or more. It was.

一方、光学式顕微鏡の解像力を向上させる技術のひとつに、対物レンズと観察試料との間に気体(一般に空気)より屈折率の高い高屈折率液体を充填する液浸法がある。
この原理を半導体素子を製造する露光装置に応用したものとして、投影光学系の最終面と基板との間の、従来では気体で満たされていた空間を、液浸液で満たしつつ投影露光を行うという所謂液浸露光法がある。
On the other hand, as one of the techniques for improving the resolving power of an optical microscope, there is an immersion method in which a high refractive index liquid having a higher refractive index than gas (generally air) is filled between an objective lens and an observation sample.
As an application of this principle to an exposure apparatus for manufacturing semiconductor elements, projection exposure is performed while filling a space, which has been filled with gas, between the final surface of the projection optical system and the substrate, with an immersion liquid. There is a so-called immersion exposure method.

液浸法の利点は、用いる液体の屈折率をnとすると、等価的な露光波長が光源の波長の1/nになることである。
このことは、ウエハに結像する光線の最大入射角が液浸法と従来法で等しいと仮定した場合に、同一波長の光源を用いても、解像度が従来法の1/nに向上することを意味する。
例えば、光源の波長が193nmで液浸液が水の場合、水の屈折率が約1.44であるので、水の液浸液を用いた液浸法を用いることで従来法に比べて解像度を1/1.44にすることができる。
The advantage of the immersion method is that the equivalent exposure wavelength is 1 / n of the wavelength of the light source, where n is the refractive index of the liquid used.
This means that the resolution can be improved to 1 / n of the conventional method even if a light source of the same wavelength is used, assuming that the maximum incident angle of the light beam imaged on the wafer is the same between the immersion method and the conventional method. Means.
For example, when the wavelength of the light source is 193 nm and the immersion liquid is water, the refractive index of water is about 1.44. Therefore, by using the immersion method using the water immersion liquid, the resolution is higher than that of the conventional method. Can be reduced to 1 / 1.44.

液浸法を用いる投影露光装置において、投影光学系の最終面と基板の間を液浸液で満たす方法には、大別して次の二つの方法が考案されている。
一つは、投影光学系の最終面と共に基板の全体を液槽の中に浸す方法である。
しかしながら、投影光学系の最終面と共に基板の全体を液槽に浸す方法は、液浸液を保持する容器が大きく、高速でステージを駆動するには駆動機構が大きくなり、装置が大型になる欠点がある。
また、ウエハが液浸液に完全に浸漬されてしまうことから、ウエハ裏面に液浸液が付着したまま露光装置内を移動しなければならず、露光装置中に液浸液を飛散させてしまう欠点がある。
液浸液の飛散は、露光装置内の金属構成物にサビ等の発生を引き起こしてしまうという問題が生じる。
サビ等の発生を引き起す問題を解決するには、露光装置として、装置コストアップにつながり実用的ではないという問題がある。
In a projection exposure apparatus using an immersion method, the following two methods are roughly devised as a method for filling the space between the final surface of the projection optical system and the substrate with an immersion liquid.
One is a method of immersing the entire substrate in the liquid tank together with the final surface of the projection optical system.
However, the method of immersing the entire substrate in the liquid tank together with the final surface of the projection optical system has a disadvantage that the container for holding the immersion liquid is large, the drive mechanism is large to drive the stage at high speed, and the apparatus is large. There is.
Further, since the wafer is completely immersed in the immersion liquid, the wafer must be moved in the exposure apparatus with the immersion liquid attached to the back surface of the wafer, and the immersion liquid is scattered in the exposure apparatus. There are drawbacks.
The scattering of the immersion liquid causes a problem of causing rust and the like on the metal components in the exposure apparatus.
In order to solve the problem of causing rust and the like, there is a problem that the exposure apparatus is not practical because it increases the apparatus cost.

また、投影光学系の最終面と基板の間を液浸液で満たすもう一つの方法には、投影光学系と基板に挟まれた間隙だけに液浸液を供給して液膜を形成するというローカルフィル方式がある。
図6にウエハ周辺部のショットES(エッジショット)を露光する際の投影光学系103とウエハ105の位置関係を模式的に示す。
ローカルフィル方式では、投影光学系103とウエハチャック120上のウエハ105との間の間隙に液膜104を保持する必要がある。
上記液膜104は、液体供給装置110からその間隙に液浸液を供給するとともに、液体回収装置111でその液浸液を回収することを続けることで流動するという態様がある。
しかし、ウエハ105の周囲に何もないと当然、液膜104は間隙に保持できず、かつ回収しきれずに流出することが判る。もちろんショットESは液浸露光が出来ない。
Another method for filling the space between the final surface of the projection optical system and the substrate with the immersion liquid is to supply the immersion liquid only to the gap between the projection optical system and the substrate to form a liquid film. There is a local fill method.
FIG. 6 schematically shows the positional relationship between the projection optical system 103 and the wafer 105 when exposing a shot ES (edge shot) at the periphery of the wafer.
In the local fill method, it is necessary to hold the liquid film 104 in the gap between the projection optical system 103 and the wafer 105 on the wafer chuck 120.
The liquid film 104 is configured to flow by supplying the immersion liquid to the gap from the liquid supply apparatus 110 and continuing the recovery of the immersion liquid by the liquid recovery apparatus 111.
However, it is obvious that if there is nothing around the wafer 105, the liquid film 104 cannot be held in the gap and flows out without being recovered. Of course, the shot ES cannot be immersed.

従来の技術(例えば、特許文献1及び2参照。)には、図7a及び図7bに示すように、ウエハ105周囲に環状部材(所謂補助部材)100を設け、該環状部材(所謂補助部材)100の上面とウエハ205表面とは、ほぼ面一を為すという手段が開示されている。   In the conventional technique (for example, see Patent Documents 1 and 2), as shown in FIGS. 7a and 7b, an annular member (so-called auxiliary member) 100 is provided around the wafer 105, and the annular member (so-called auxiliary member) is provided. A means is disclosed in which the upper surface of 100 and the surface of the wafer 205 are substantially flush with each other.

前述の液浸式露光装置のローカルフィル方式に着目したとき、前記の従来技術には以下に述べる問題が存在する。
即ち、我々のこれまでの検討によれば、環状部材(所謂補助部材)100を用いると次の悪影響が生じることが判っている。
つまりKrFやArFレーザなどのエネルギーの高い露光光と液浸液(ここでは純水)が環状部材(所謂補助部材)100などの表面に同時に作用するとSiCなどの表面状態が変化する。
その結果、環状部材(所謂補助部材)100の重要な機能の一つである接触角が低下するという大きな問題が生じる。
When attention is paid to the local fill method of the above-described immersion type exposure apparatus, the above-described conventional technique has the following problems.
That is, according to our previous studies, it has been found that the use of the annular member (so-called auxiliary member) 100 causes the following adverse effects.
That is, when exposure light having high energy such as KrF or ArF laser and immersion liquid (pure water here) simultaneously act on the surface of the annular member (so-called auxiliary member) 100 or the like, the surface state of SiC or the like changes.
As a result, there arises a serious problem that the contact angle, which is one of the important functions of the annular member (so-called auxiliary member) 100, is lowered.

一般に環状部材(所謂補助部材)100に使用し得るセラミックスは、液浸液の接触角が大きく低下し、例えばSiCでは、初期値50°程度から照射後には10°程度にまで低下する。
環状部材(所謂補助部材)100に対する液浸液の接触角が極端に小さいと、液膜が環状部材100上を移動する際に、液浸液が環状部材100上に液滴となって残存する場合がある。
環状部材(所謂補助部材)100上に液滴が残ってしまうと、その部分がコンタミの原因となりウエハ汚染を引き起こすという問題が生じる。
また、残存する液滴がステージが移動時に、ウエハ上に移動しパターン欠陥を引き起こすという問題が生じる。
また、残存する液滴がステージ移動時に飛散し、周辺の構成物を汚染または腐食させたり、電気回路をショートさせたりするという問題も生じる。
In general, the contact angle of the immersion liquid is greatly reduced in ceramics that can be used for the annular member (so-called auxiliary member) 100. For example, in SiC, the contact angle decreases from an initial value of about 50 ° to about 10 ° after irradiation.
If the contact angle of the immersion liquid with respect to the annular member (so-called auxiliary member) 100 is extremely small, the immersion liquid remains as droplets on the annular member 100 when the liquid film moves on the annular member 100. There is a case.
If the liquid droplets remain on the annular member (so-called auxiliary member) 100, there is a problem that the portion causes contamination and causes wafer contamination.
In addition, there is a problem that the remaining droplets move on the wafer and cause pattern defects when the stage moves.
In addition, the remaining droplets are scattered when the stage is moved, causing problems such as contamination or corrosion of surrounding components and short-circuiting of electric circuits.

また、一方、液浸露光装置では、液浸露光時にウエハと液浸液が接触した状態でウエハが移動するため摩擦による静電気が発生し、ウエハ表面に帯電が生じるという問題がある。
例えば、純水とレジスト(感光性樹脂)が塗布されたウエハでは、ウエハ表面電位として+100V〜+200Vの帯電が確認されている。
このような状態が生じると帯電による放電のためにウエハ内に形成された半導体素子が破壊するという問題が懸念される。
つまり、環状部材(即ち補助部材)100に液浸液の接触と、露光光の照射が同時に生じると環状部材100と液浸液の接触角が低下し、液浸液の液滴が残るという問題点を改善する必要があった。
特開2004−207696号公報 特開2004−207710号公報
On the other hand, the immersion exposure apparatus has a problem in that static electricity is generated due to friction because the wafer moves while the wafer and the immersion liquid are in contact with each other during the immersion exposure, and the wafer surface is charged.
For example, a wafer coated with pure water and a resist (photosensitive resin) has been confirmed to have a charge of +100 V to +200 V as the wafer surface potential.
When such a state occurs, there is a concern that a semiconductor element formed in the wafer is destroyed due to discharge due to charging.
That is, when the immersion liquid contacts the annular member (that is, the auxiliary member) 100 and exposure light irradiation occurs at the same time, the contact angle between the annular member 100 and the immersion liquid decreases, and the immersion liquid droplets remain. There was a need to improve the points.
JP 2004-207696 A JP 2004-207710 A

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、ローカルフィル方式の液浸露光法を用いる液侵露光装置において、補助部材上に液滴が残存することを低減できる液浸露光装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and in an immersion exposure apparatus using a local fill immersion exposure method, an immersion exposure apparatus that can reduce the remaining of droplets on an auxiliary member. For the purpose of provision.

上記の課題を解決するために、本発明の一側面としての液浸露光装置は、レチクル上のパターンをウエハ上に露光転写する投影光学系と、前記投影光学系のウエハに最も近接したレンズ面と前記ウエハの間隙に液浸液を供給する液体供給装置を具備し、前記間隙の少なくとも一部に液体を保持して露光を行う液浸露光装置において、前記ウエハを保持するウエハチャックの周囲に設けられ、ウエハチャックとともに前記液浸液を保持する補助部材の少なくとも表面の材質をグラファイトとすることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an immersion exposure apparatus according to one aspect of the present invention includes a projection optical system that exposes and transfers a pattern on a reticle onto a wafer, and a lens surface that is closest to the wafer of the projection optical system. A liquid supply device for supplying an immersion liquid to a gap between the wafer and a liquid exposure apparatus for performing exposure while holding the liquid in at least a part of the gap, around the wafer chuck holding the wafer A material of at least the surface of the auxiliary member that is provided and holds the immersion liquid together with the wafer chuck is made of graphite.

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。   Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明の液浸露光装置によれば、ウエハチャックとともに前記液浸液を保持する補助部材の少なくとも表面の材質をグラファイトとするため、次の効果がある。
即ち、補助部材の表面がグラファイト材であるため、露光光、露光光が照射された液浸液または液浸液に晒されても、補助部材の液滴の接触角の低下を抑制することができ、補助部材上に残存液滴が発生せず、液浸露光の安定性を向上させることができる。
特に補助部材の表面を構成するグラファイト材が、前記ウエハチャック上に装着された前記ウエハの少なくとも一部分と接触するため、液浸露光時のウエハ帯電を低減して帯電の悪影響が発生することを防止することができる。
一方、本発明のデバイス製造方法によれば、上記構成の補助部材を用いるため、補助部材上に残存液滴が発生せずに液浸露光が安定し、かつ液浸露光時のウエハ帯電を低減し、製造デバイスの品質信頼性を向上させる利点がある。
According to the immersion exposure apparatus of the present invention, since the material of at least the surface of the auxiliary member that holds the immersion liquid together with the wafer chuck is made of graphite, the following effects can be obtained.
That is, since the surface of the auxiliary member is made of a graphite material, even if the auxiliary member is exposed to the exposure light, the immersion liquid irradiated with the exposure light, or the immersion liquid, the decrease in the contact angle of the liquid droplet of the auxiliary member can be suppressed. In addition, no remaining droplets are generated on the auxiliary member, and the stability of immersion exposure can be improved.
In particular, the graphite material constituting the surface of the auxiliary member contacts at least a part of the wafer mounted on the wafer chuck, thereby reducing the wafer charging during immersion exposure and preventing the adverse effect of charging. can do.
On the other hand, according to the device manufacturing method of the present invention, since the auxiliary member having the above-described configuration is used, liquid droplet exposure is stable without generating residual droplets on the auxiliary member, and wafer charging during liquid immersion exposure is reduced. In addition, there is an advantage of improving the quality reliability of the manufacturing device.

以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on the embodiments.

図1は、実施例1に係る液浸露光装置の構成を模式的に示す模式図である。
本例の液浸露光装置においては、露光光および液浸液の一例として、露光光にArFレーザ光、液浸液に水(純水)を用いる場合を示す。
なお、本例の液浸露光装置は、ArFレーザ光および水に限らず、他の波長の光およびその波長で使用可能な液浸液を用いた液浸露光装置にも同様に適用できる。
また、液浸液は、微量の添加物を加えた水を含む液体や炭化水素系の有機液体でもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating a configuration of an immersion exposure apparatus according to the first embodiment.
In the immersion exposure apparatus of this example, as an example of exposure light and immersion liquid, ArF laser light is used as exposure light and water (pure water) is used as immersion liquid.
The immersion exposure apparatus of this example is not limited to ArF laser light and water, but can be similarly applied to an immersion exposure apparatus using light of other wavelengths and an immersion liquid usable at that wavelength.
Further, the immersion liquid may be a liquid containing water with a small amount of additive or a hydrocarbon-based organic liquid.

照明系1は、例えばArFエキシマレーザ(波長193nm)を出力するレーザ出力装置(不図示)と、公知の光学系(不図示)等から構成されている。
照明系1は、レーザ出力装置からのレーザ光でデバイスパターン(例えば回路パターン)が形成されたレチクル(マスク)2を照明する。
The illumination system 1 includes, for example, a laser output device (not shown) that outputs an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), a known optical system (not shown), and the like.
The illumination system 1 illuminates a reticle (mask) 2 on which a device pattern (for example, a circuit pattern) is formed with laser light from a laser output device.

投影光学系3は、屈折型またはカタジオプトリック系等であり、照明系1によって照明されたレチクル2の回路パターンを第2物体としてのウエハ5(基板)に投影する。   The projection optical system 3 is a refraction type or a catadioptric system, and projects the circuit pattern of the reticle 2 illuminated by the illumination system 1 onto a wafer 5 (substrate) as a second object.

測距用レーザ干渉計15は、参照ミラー14を介してレチクルステージ12やウエハステージ13の水平面内の二次元的な位置を計測している。
この計測値に基づいてステージ制御装置17がレチクル2やウエハ5の位置決めや同期制御を行う。
The distance measuring laser interferometer 15 measures the two-dimensional position of the reticle stage 12 and the wafer stage 13 in the horizontal plane via the reference mirror 14.
Based on this measurement value, the stage control device 17 performs positioning and synchronous control of the reticle 2 and the wafer 5.

ウエハステージ13は、ウエハ5固定のためのウエハチャック22を備え、ウエハ5の上下方向の位置や回転角、傾きを調節する機能を持つ。
また、ウエハステージ13は、露光時にウエハ5の表面を投影光学系3の像面と合致させる。
更に、ウエハステージ13は、チャック20の周囲に、ウエハチャック20上に固定したウエハ5の表面の液浸露光上の要点部分(もしくは底面及び側面)を包囲する補助部材(所謂同面板)21を有する。
The wafer stage 13 includes a wafer chuck 22 for fixing the wafer 5 and has a function of adjusting the vertical position, rotation angle, and tilt of the wafer 5.
The wafer stage 13 matches the surface of the wafer 5 with the image plane of the projection optical system 3 during exposure.
Further, the wafer stage 13 is provided with an auxiliary member (so-called same surface plate) 21 surrounding the chuck 20 around a main portion (or bottom surface and side surface) of the surface of the wafer 5 fixed on the wafer chuck 20 in immersion exposure. Have.

補助部材21の高さとウエハ5の表面の高さは略面一な高さにあり略同一面である。
本例では、補助部材21の高さとウエハ5の高さが例えば数百μとして例えば100μ(ミクロン)程度異なっていても略同一面であるものと規定する。
補助部材21は、その略同一面を構成するため、エッジショットESを露光する際に、液膜4がウエハ5上から流れ落ちたり、液滴が周囲に飛散したりしないように液膜4を保持することが可能である。
The height of the auxiliary member 21 and the height of the surface of the wafer 5 are substantially flush with each other.
In this example, even if the height of the auxiliary member 21 and the height of the wafer 5 are different from each other by, for example, several hundred μ, for example, about 100 μ (microns), they are defined as substantially the same surface.
Since the auxiliary member 21 forms substantially the same surface, the liquid film 4 is held so that the liquid film 4 does not flow down from the wafer 5 or the droplets scatter to the periphery when the edge shot ES is exposed. Is possible.

一方、補助部材21の少なくとも表面には、グラファイト材から成る層(不図示)が形成されている。
補助部材21に構成するグラファイト材の層の少なくとも一部分は、ウエハチャック20上に装着されたウエハ5裏面と接触されている。
On the other hand, a layer (not shown) made of a graphite material is formed on at least the surface of the auxiliary member 21.
At least a part of the graphite material layer constituting the auxiliary member 21 is in contact with the back surface of the wafer 5 mounted on the wafer chuck 20.

補助部材21は、少なくとも表面がグラファイト材の層を有することで、補助部材21の表面の液浸液の接触角の低下が抑制され、補助部材21上に残存液滴の発生がなく安定性のよい液膜4の保持を可能とする。
即ち、補助部材21の表面が露光光を受けても、もしくは補助部材21が露光光を受けた液浸液または単に液浸液に晒されても、補助部材21の表面の液浸液の接触角の低下が抑制される。
その結果、補助部材21上に残存液滴の発生のない安定性のよい液膜4の保持を図ることが出来るため、従来の問題点が解消する。
The auxiliary member 21 has a layer of graphite material at least on the surface, so that a decrease in the contact angle of the immersion liquid on the surface of the auxiliary member 21 is suppressed, and there is no generation of residual droplets on the auxiliary member 21 and the stability is improved. A good liquid film 4 can be held.
That is, even if the surface of the auxiliary member 21 receives exposure light, or the auxiliary member 21 is exposed to the immersion liquid that has received exposure light or is simply exposed to the immersion liquid, the immersion liquid contacts the surface of the auxiliary member 21. Reduction in corners is suppressed.
As a result, it is possible to hold the stable liquid film 4 with no residual liquid droplets on the auxiliary member 21, and the conventional problems are solved.

また、補助部材21のグラファイト材から成る層(不図示)の少なくとも一部は、ウエハチャック20上に装着されたウエハ5裏面と接触する。
その結果、ウエハ5と補助部材21の間の電気的導通を取り、液浸液とウエハ5の摩擦により生じる静電気によるウエハ5の帯電が低減する。
このため、液浸露光に際して、ウエハ5内の半導体素子を電気的に破壊してしまうことのない露光工程の性能の安定性を向上させることが可能である。
Further, at least a part of a layer (not shown) made of the graphite material of the auxiliary member 21 comes into contact with the back surface of the wafer 5 mounted on the wafer chuck 20.
As a result, electrical continuity between the wafer 5 and the auxiliary member 21 is obtained, and charging of the wafer 5 due to static electricity generated by friction between the immersion liquid and the wafer 5 is reduced.
For this reason, it is possible to improve the stability of the performance of the exposure process without electrically destroying the semiconductor elements in the wafer 5 during the immersion exposure.

一方、実施例1では、液浸法を用いて等価的な露光波長を短くし、露光における解像度を向上させることに一つの主旨がある。
本例の液浸露光装置は、解像度向上のため、投影光学系3の最終面周囲に液浸液の供給口10と液浸液の回収口11を配置し、投影光学系3の最終面(レンズ面)とウエハ5の間隙に水の液浸液を供給して液膜4を形成する。
On the other hand, in the first embodiment, there is one gist in improving the resolution in exposure by shortening the equivalent exposure wavelength by using the liquid immersion method.
In the immersion exposure apparatus of this example, an immersion liquid supply port 10 and an immersion liquid recovery port 11 are arranged around the final surface of the projection optical system 3 to improve resolution, and the final surface of the projection optical system 3 ( The liquid film 4 is formed by supplying an immersion liquid of water to the gap between the lens surface) and the wafer 5.

投影光学系3の最終面(レンズ面)とウエハ5の間隔は、液膜4を安定して形成し、かつ除去できる程度に小さいことが望ましく、例えば、1.0mmとすればよい。
供給口10は液浸液供給配管8により純水供給装置6と連通されており、回収口11は回収配管9により水回収装置7と連通されている。
It is desirable that the distance between the final surface (lens surface) of the projection optical system 3 and the wafer 5 be small enough to form and remove the liquid film 4 stably, for example, 1.0 mm.
The supply port 10 is connected to the pure water supply device 6 through the immersion liquid supply pipe 8, and the recovery port 11 is connected to the water recovery device 7 through the recovery pipe 9.

純水供給装置6は、脱気装置18および温度制御装置19をその一部として有する。
脱気装置18は、例えば公知の膜モジュール(不図示)と真空ポンプ(不図示)により構成される。
The pure water supply device 6 includes a deaeration device 18 and a temperature control device 19 as a part thereof.
The deaeration device 18 includes, for example, a known membrane module (not shown) and a vacuum pump (not shown).

液浸制御装置16は純水供給装置6および水回収装置7へ制御信号を送ると同時に、ステージ制御装置17との間でデータの送受信を行う。
これにより、液浸制御装置16はウエハ5の移動方向や速度に応じて純水供給量と回収量を調節している。
The immersion control device 16 transmits and receives data to and from the stage control device 17 at the same time as sending control signals to the pure water supply device 6 and the water recovery device 7.
Thereby, the immersion control device 16 adjusts the pure water supply amount and the recovery amount according to the moving direction and speed of the wafer 5.

ここで、図1に示す補助部材21の機能のいくつかの概要について補足する。
即ち、補助部材21は、一つについては図1に示すエッジショットESを露光する際に液膜4を維持し、良好な液浸露光性能を達成するものである。
更に必要な機能として、液膜4が補助部材21の表面(グラファイト材から成る層)上を移動していく場合の液滴の残存をなくすという作用及び効果がある。
ウエハ5周辺部のエッジショット(図1参照)ESを露光した後でも、補助部材21上に残存する液滴の発生を防止することができる。
Here, it supplements about some outline | summarys of the function of the auxiliary member 21 shown in FIG.
That is, the auxiliary member 21 maintains the liquid film 4 when the edge shot ES shown in FIG. 1 is exposed, and achieves good immersion exposure performance.
Furthermore, as a necessary function, there is an action and an effect of eliminating the remaining of the droplet when the liquid film 4 moves on the surface of the auxiliary member 21 (the layer made of the graphite material).
Even after the edge shot (see FIG. 1) ES around the periphery of the wafer 5 is exposed, the generation of droplets remaining on the auxiliary member 21 can be prevented.

この効果を達成するためには、露光光、露光光が照射された液浸液、更には液浸液に晒されても液浸液の接触角を維持出来る表面を備えた補助部材21を設けるようにすればよい。   In order to achieve this effect, there is provided an auxiliary member 21 having an exposure light, an immersion liquid irradiated with the exposure light, and a surface capable of maintaining the contact angle of the immersion liquid even when exposed to the immersion liquid. What should I do?

また、この補助部材21は、金属溶出のない材料が望ましく、前記の条件を備えた材料としてグラファイトが好適であり、補助部材21全体をグラファイト材にて構成するという例も好ましい。
我々の検討によれば、グラファイトの液浸液(例えば水)の接触角の初期値は約100°であり、露光光照射後も約70°の接触角を維持していることが判った。
Further, the auxiliary member 21 is preferably a material that does not elute metal, graphite is suitable as a material having the above-mentioned conditions, and an example in which the entire auxiliary member 21 is made of a graphite material is also preferable.
According to our study, it was found that the initial value of the contact angle of the graphite immersion liquid (for example, water) is about 100 °, and the contact angle of about 70 ° is maintained after exposure light exposure.

以上のような構成の液浸露光装置によれば、補助部材21上に液滴残りがなく、かつ安定性が高く、高精度な回路パターン形成の可能な液浸露光装置を提供することができる。
特に、補助部材21のグラファイト材から成る層の少なくとも一部は、ウエハ5裏面と接触するため、ウエハ5と補助部材21の間の電気的導通を取り、ウエハ5の帯電を低減することができた。
従って、液浸露光に際しては、ウエハ5内の半導体素子を電気的に破壊してしまうことのない露光工程の性能の安定性を向上させることが可能となった。
According to the immersion exposure apparatus having the above-described configuration, it is possible to provide an immersion exposure apparatus that has no droplets remaining on the auxiliary member 21, is highly stable, and can form a highly accurate circuit pattern. .
In particular, since at least a part of the layer made of the graphite material of the auxiliary member 21 is in contact with the back surface of the wafer 5, electrical continuity between the wafer 5 and the auxiliary member 21 can be taken, and charging of the wafer 5 can be reduced. It was.
Therefore, during the immersion exposure, it is possible to improve the stability of the performance of the exposure process without electrically destroying the semiconductor elements in the wafer 5.

次に、本発明の実施例2を説明する。図2は、本発明の実施例2において帯電防止の機能を発現させるための補助部材21とウエハ5との間の構成を模式的に示した模式図である。
ウエハ5がウエハチャック20に装着された状態では、図2a及び図2bに示すように、ウエハ5と補助部材21との間には間隙Lが存在する。この間隙Lは、例えば1〜2mm程度である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a configuration between the auxiliary member 21 and the wafer 5 for developing an antistatic function in the second embodiment of the present invention.
When the wafer 5 is mounted on the wafer chuck 20, a gap L exists between the wafer 5 and the auxiliary member 21 as shown in FIGS. 2 a and 2 b. The gap L is, for example, about 1 to 2 mm.

補助部材21は、グラファイト製で、その一部にウエハチャック20上に装着されたウエハ5下面に接触するような高さ及び長さに形成された導電性の接触体(コンタクトバー)31を備えている。
更に補助部材21は、その接触体31を接地(不図示)することでウエハ5の帯電を逃がすように構成されている。
The auxiliary member 21 is made of graphite, and includes a conductive contact body (contact bar) 31 formed at a height and length so as to contact the lower surface of the wafer 5 mounted on the wafer chuck 20. ing.
Further, the auxiliary member 21 is configured to release the charging of the wafer 5 by grounding the contact body 31 (not shown).

より具体的には、接触体31は、ウエハ5がウエハチャック20上に装着された際、ウエハ5との接触が確実に行われるようウエハ5下面より僅かに高い位置に設けられている。
接触体31は、更にウエハ5がウエハチャック20への吸着エラーを生じないように、可撓性を有する材質で、かつ可撓性を有効に発揮するための所定の形状及び厚さに形成することが望ましい。
ここで、接触体31の設置数や形状は、図示した構成に限らず、ウエハ5と補助部材21の確実な接触を得るために、適宜に選定すればよい。
More specifically, the contact body 31 is provided at a position slightly higher than the lower surface of the wafer 5 so that the contact with the wafer 5 is reliably performed when the wafer 5 is mounted on the wafer chuck 20.
Further, the contact body 31 is made of a flexible material and has a predetermined shape and thickness for effectively exhibiting the flexibility so that the wafer 5 does not cause an adsorption error to the wafer chuck 20. It is desirable.
Here, the number and shape of the contact bodies 31 are not limited to the illustrated configuration, and may be appropriately selected in order to obtain reliable contact between the wafer 5 and the auxiliary member 21.

ところで、グラファイトは、金属に比べて高い導電性を備えている(グラファイト:およそ10000S/cm)ことから、帯電防止効果が大きい。
液浸露光では、露光時にウエハ5が液浸液に接触した状態で動くため、ウエハ5上に帯電が生じる場合がある。
特に、炭化水素系の有機液体などの電気伝導度が小さく帯電能の高い液浸液の場合、ウエハ5の帯電圧は数百V以上となる。
このような状態が生じると帯電による放電のためにウエハ5内に形成された半導体素子が破壊する可能性がある。
しかし、補助部材21のグラファイト材とウエハ5が接触すると導通するため、補助部材21を設置させることは、ウエハ5の帯電の発生を抑えることが出来、半導体素子の破壊を防止する。
By the way, since graphite has higher conductivity than metal (graphite: about 10,000 S / cm), the antistatic effect is large.
In the immersion exposure, the wafer 5 may move while being in contact with the immersion liquid during exposure, and charging may occur on the wafer 5 in some cases.
In particular, in the case of an immersion liquid having a low electrical conductivity and a high charging ability, such as a hydrocarbon-based organic liquid, the charged voltage of the wafer 5 is several hundred volts or more.
When such a state occurs, there is a possibility that the semiconductor element formed in the wafer 5 is destroyed due to discharge due to charging.
However, when the graphite material of the auxiliary member 21 and the wafer 5 come into contact with each other, the conductive member 21 is electrically connected. Therefore, the installation of the auxiliary member 21 can suppress the occurrence of charging of the wafer 5 and prevent the semiconductor element from being destroyed.

実施例2においては、補助部材21に、ウエハチャック20上に装着されたウエハ5を接地するための導電性の接触体31を備えたたことに要点がある。
このため、ウエハ5の帯電の発生を抑えることが出来、ウエハ5上の半導体素子の破壊をより有効に防止することが可能である。
The main point of the second embodiment is that the auxiliary member 21 is provided with a conductive contact 31 for grounding the wafer 5 mounted on the wafer chuck 20.
For this reason, generation | occurrence | production of the charge of the wafer 5 can be suppressed and destruction of the semiconductor element on the wafer 5 can be prevented more effectively.

次に、本発明の実施例3を説明する。図3は、実施例3に係る液浸露光装置の要部の構成を模式的に示す模式図である。
同図に示す補助部材21は、その基材51をSiC、SiO2、SiN、A12O3などのセラミックスで形成し、その基材51上にシート状のグラファイトシート52を構成したものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic diagram schematically illustrating a configuration of a main part of the immersion exposure apparatus according to the third embodiment.
The auxiliary member 21 shown in the figure has a base 51 formed of ceramics such as SiC, SiO2, SiN, A12O3, etc., and a sheet-like graphite sheet 52 is formed on the base 51.

グラファイトシート52の厚みは、撥水性の機能が発現すればよく、例えば100nm程度が好適である。   The thickness of the graphite sheet 52 should just exhibit the water-repellent function, for example, about 100 nm is suitable.

実施例3においては、補助部材21の表面に撥水性の機能を発現するためのグラファイトシート52の構造を有することのみが実施例1の場合と異なる。
その他の構成は、実施例1の場合と全く同じであり、作用及び効果においても同様である。
The third embodiment is different from the first embodiment only in that the surface of the auxiliary member 21 has a structure of a graphite sheet 52 for expressing a water repellency function.
Other configurations are exactly the same as those of the first embodiment, and the operations and effects are also the same.

(微小デバイス製造の実施例)
次に上記説明した液浸露光装置 を利用したデバイス製造方法の例を説明する。
図4は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。
まず、ステップ1(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ2(マスク製作/レクチル製作)では設計したデバイスのパターンを形成したレチクル2を製作する。
(Example of micro device manufacturing)
Next, an example of a device manufacturing method using the above-described immersion exposure apparatus will be described.
FIG. 4 shows a flow of manufacturing a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.).
First, in step 1 (circuit design), a device pattern is designed. In step 2 (mask fabrication / reticle fabrication), a reticle 2 having a designed device pattern is fabricated.

一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコンやガラス等の材料を用いてはウエハ5を製造する。
ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したレチクル2とウエハ5を用いて、リソグラフィ技術によってウエハ5上に実際の回路パターンを形成する。
ウエハプロセスに際しては、ウエハ5の少なくとも露光位置は、グラファイト材から成る層が設けられた補助部材21で保護されている。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), the wafer 5 is manufactured using a material such as silicon or glass.
Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit pattern is formed on the wafer 5 by lithography using the prepared reticle 2 and wafer 5.
During the wafer process, at least the exposure position of the wafer 5 is protected by an auxiliary member 21 provided with a layer made of a graphite material.

実際のウエハ5上への回路パターンの形成においては、液浸露光装置の測距用レーザ干渉計15によりレチクルステージ12やウエハステージ13の水平面内の二次元的な位置の計測を含む。
この計測値に基づいてレチクル2やウエハ5の位置決めや同期制御が可能となり、その制御の下、投影光学系3の照明系1により照明されたレチクル2の回路パターンが第2物体としてのウエハ5に投影される。
露光に際して、液浸露光装置は、解像度向上のため、投影光学系3の最終面とウエハ5の間隔に、供給口10から液浸液を供給させて液膜4を形成する。
その際、補助部材21の表面にはグラファイトの層が形成されているため、液滴の残存はなく、かつウエハ5の帯電による悪影響の発生も確実に防止されている。
The actual formation of the circuit pattern on the wafer 5 includes measurement of the two-dimensional position of the reticle stage 12 and the wafer stage 13 in the horizontal plane by the distance measuring laser interferometer 15 of the immersion exposure apparatus.
Based on this measurement value, positioning and synchronous control of the reticle 2 and the wafer 5 are possible, and under this control, the circuit pattern of the reticle 2 illuminated by the illumination system 1 of the projection optical system 3 is the wafer 5 as the second object. Projected on.
In the exposure, the immersion exposure apparatus supplies the immersion liquid from the supply port 10 to form the liquid film 4 at the interval between the final surface of the projection optical system 3 and the wafer 5 in order to improve the resolution.
At this time, since the graphite layer is formed on the surface of the auxiliary member 21, no droplets remain, and adverse effects due to charging of the wafer 5 are reliably prevented.

次のステップ5(組み立て工程)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製された基板(ウエハ5)を用いて半導体チップ化する工程である。
組み立て工程には、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。
ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
The next step 5 (assembly process) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the substrate (wafer 5) manufactured in step 4.
The assembly process includes processes such as an assembly process (dicing, bonding) and a packaging process (chip encapsulation).
In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図5は上記基板プロセスの詳細なフローを示す。
ステップ11(酸化)ではウエハ5の表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ5の表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ5上に電極を蒸着によって形成する。
ステップ14(イオン打込み)ではウエハ5にイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハ5にレジストを塗布する。
ステップ16(露光)では上記説明した液浸露光装置 によってレチクル2の回路パターンをウエハ5の複数のショット領域に並べて焼付露光する。ステップ17(現像)では露光した基板を現像する。
次いでステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
FIG. 5 shows a detailed flow of the substrate process.
In step 11 (oxidation), the surface of the wafer 5 is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer 5. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer 5 by vapor deposition.
In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer 5. In step 15 (resist process), a resist is applied to the wafer 5.
In step 16 (exposure), the circuit pattern of the reticle 2 is arranged in a plurality of shot areas of the wafer 5 by the immersion exposure apparatus described above, and printing exposure is performed. In step 17 (development), the exposed substrate is developed.
Next, in step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed.

これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ5上に多重に回路パターンが形成される。
本実施例のデバイス製造方法を用いれば、液浸露光時の残滴や帯電異常等をあらかじめ防止することが可能であり、品質のよいデバイスを安定して製造することができる。
By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer 5.
If the device manufacturing method of the present embodiment is used, it is possible to prevent residual droplets, charging abnormalities, and the like during immersion exposure in advance, and it is possible to stably manufacture high-quality devices.

本発明の実施例1の構成を模式的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows typically the structure of Example 1 of this invention. 図2aは、本発明の実施例2の要部構成を模式的に示す側面図である。 図2bは、本発明の実施例2の要部構成を模式的に示す上面図である。FIG. 2a is a side view schematically showing a main configuration of the second embodiment of the present invention. FIG. 2B is a top view schematically showing the main configuration of the second embodiment of the present invention. 本発明の実施例3の要部構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the principal part structure of Example 3 of this invention. 露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating manufacture of the device using an exposure apparatus. 図4に示すフローチャートのステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。5 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4 of the flowchart shown in FIG. 4. 従来の技術を示す側面図である。It is a side view which shows the prior art. 図7aは、他の従来の技術の要部概念を示す上面図である。 図7bは、他の従来の技術の構成を示す断面図である。FIG. 7a is a top view showing a concept of a main part of another conventional technique. FIG. 7 b is a cross-sectional view showing the configuration of another conventional technique.

符号の説明Explanation of symbols

1 照明系
2 レチクル
3 投影光学系
4 液膜
5、105 ウエハ(基板)
6 液浸液供給装置
7 液浸液回収装置
8 液浸液供給配管
9 液浸液回収配管
10、110 供給口
11、111 回収口
12 レチクルステージ
13 ウエハステージ
14 ミラー
15 測距用レーザ干渉計
16 液浸制御装置
17 ステージ制御装置
18 脱気装置
19 温度制御装置
20、120 チャック
21 補助部材
31 接触体
51 基材
52 グラファイトシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illumination system 2 Reticle 3 Projection optical system 4 Liquid film 5, 105 Wafer (substrate)
6 Immersion liquid supply device 7 Immersion liquid recovery device 8 Immersion liquid supply pipe 9 Immersion liquid recovery pipe 10, 110 Supply port 11, 111 Recovery port 12 Reticle stage 13 Wafer stage 14 Mirror 15 Distance measuring laser interferometer 16 Immersion control device 17 Stage control device 18 Deaeration device 19 Temperature control device 20, 120 Chuck 21 Auxiliary member 31 Contact body 51 Base material 52 Graphite sheet

Claims (3)

レチクル上のパターンをウエハ上に露光転写する投影光学系と、前記投影光学系のウエハに最も近接したレンズ面と前記ウエハの間隙に液浸液を供給する液体供給装置を具備し、前記間隙の少なくとも一部に液体を保持して露光を行う液浸露光装置において、
前記ウエハを保持するウエハチャックの周囲に設けられ、ウエハチャックとともに前記液浸液を保持する補助部材の少なくとも表面の材質をグラファイトとすることを特徴とする液浸露光装置。
A projection optical system for exposing and transferring a pattern on a reticle onto a wafer; a liquid supply device for supplying an immersion liquid to a gap between the lens surface closest to the wafer of the projection optical system and the wafer; In an immersion exposure apparatus that performs exposure while holding at least part of the liquid,
An immersion exposure apparatus, wherein a material of at least a surface of an auxiliary member provided around the wafer chuck for holding the wafer and holding the immersion liquid together with the wafer chuck is made of graphite.
前記補助部材の表面を構成するグラファイト材が、前記ウエハチャック上に装着された前記ウエハの少なくとも一部分と接触することを特徴とする請求項1に記載の液浸露光装置。   2. The immersion exposure apparatus according to claim 1, wherein the graphite material constituting the surface of the auxiliary member contacts at least a part of the wafer mounted on the wafer chuck. 請求項1または2に記載の液浸露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。
A step of exposing the wafer using the immersion exposure apparatus according to claim 1;
And a step of developing the wafer.
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