JP2008502154A - 紫外線透過性アルカンと、これを真空用途および深紫外線用途に利用する方法 - Google Patents

紫外線透過性アルカンと、これを真空用途および深紫外線用途に利用する方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、光学用接触媒質、光学セメント、光学素子、半導体ウェハおよび半導体デバイス用光学検査メディア、液浸フォトリソグラフィにおける約170nmから260nmの範囲のUV波長に対して、特に193nmと248nmの曝露波長で極めて透明なアルカンを使用することに関する。

Description

本発明は、光学用接触媒質、光学セメント、光学素子、半導体ウェハおよび半導体デバイス用光学検査メディア、液浸フォトリソグラフィにおける約170nmから260nmの範囲のUV波長に対して、特に193nmと248nmの曝露波長で透明なアルカンに関する。このアルカンは、低波長の紫外光線に対する透明度を高めることが望ましい真空用途や深紫外線用途において有用である。
回路サイズの縮小により、エレクトロニクス産業が大きく発展している。これは、かつてないほど短波長の光でフォトリソグラフィのプロセスを実施することによって最も端的に達成されるものである。193ナノメートル(nm)の光を用いるプロセスがすでに商用化に至っているのに対し、波長157nmの光は次世代を担う候補として開発途中にある。
液浸フォトリソグラフィ(非特許文献1)では、光源とターゲット表面とを極めて透明な高屈折率の液体に浸漬させる。非特許文献2によって示されるように、高屈折率の伝播媒体を用いると、特定の入射光波長でフォトリソグラフィの解像度を高めることが可能である。この技術が持つ潜在的な利点がどの程度実現されるかは、VUV/DUVでの透明度が高く、光化学的安定性が優れた高屈折率の液体を特定できるか否かに左右される。
周知の有機物質はいずれも、193nmのUV光線をある程度吸収する。問題は、実用に耐え得るだけの透明度を持つ液体を見つけることが可能かどうかにある。たとえば、非特許文献3;非特許文献4;非特許文献5に開示されているように、短鎖アルカンH(CHHや短鎖フルオロカーボンF(CFFは、これよりも鎖長の長い類似物に比べると193nmで比較的透明である。
いくつかの有用な波長のUV光線に対してフッ素化された種が透明であることが知られており、フッ素化によって吸光度を落とすことも可能であるが、フッ素化された分子はおよそ約1.3といった低屈折率を呈することがあり、これは、193nmでの望ましくない低浸漬リソグラフィである。
気体状の物質では極めて透明なことがあり、所望の屈折率よりも低い可能性がある。低沸点の液体も同様に、望ましくない低屈折率である上に、収容に圧力容器が必要な場合がある。
非特許文献6には、シクロヘキサンで透明度を得るための短波長カットオフとして200nmが開示されている。
スウィトクス(Switkes)ら、J. Vac. Sci. Technol. B、19(6)、2353 6、11月/12月、2001 スウィトクス(Switkes)ら、Microlithography World、5月、2003、第4ページ以下 B.A.ロンボス(Lombos)ら、Chemical Physics Letters、1、42(1967) G.ベランジャー(Belanger)ら、Chemical Physics Letters、3(8)、649(1969) K.セキ(Seki)ら、Phys. Scripta、41、167(1990) クルース(Crews),P.;ロドリゲス(Rodriguez),J.;ジャスーパース(Jaspars),M.、Organic Structure Analysis.編;オックスフォードユニバーシティプレス(Oxford University Press):1998;第353ページ
本発明は、酸素濃度が2ppm未満であり、かつ波長193nmでの吸光度が≦1cm−1である液体アルカンを提供するものである。
さらに、本発明は、約170nmから約260nmの波長を有するUV光線を放出する光源を提供し、ターゲット表面を提供し、ターゲット表面の少なくとも一部を、光源から経路に沿って誘導されるUV光線で照光し、経路の少なくとも一部を液体アルカンに配置することを含んでなる方法を提供するものである。液体アルカンは、非環式(acylic)または環状アルカンより本質的になるものであり、これは分岐していても非分岐のものであってもよい。液体アルカンには、環式アルカンおよび非環式アルカン、分岐アルカンおよび非分岐アルカンの混合物ならびにこれらの任意の組み合わせを含み得る。
本発明はさらに、波長約170nmから約260nmの光を放出する光源と、表面であって、光源の起動時に当該表面の少なくとも一部が光源から放出される光で照光されるように配置された表面と、表面を照光している放出光の少なくとも一部が液体アルカンを介して伝達されるように光源と表面との間に配置された液体アルカンと、を含んでなる装置を提供するものである。液体アルカンは、非環式または環状アルカンより本質的になるものであり、これは分岐していても非分岐のものであってもよい。液体アルカンには、環式アルカンおよび非環式アルカン、分岐アルカンおよび非分岐アルカンの混合物ならびにこれらの任意の組み合わせを含み得る。
本願発明者らは、非環式アルカンおよび/または環状アルカン、分岐アルカンおよび/または非分岐アルカンあるいはこれらの混合物から本質的になる液体アルカンが、波長範囲約170〜260nm(真空紫外線−VUV)、特に193nmと248nmでの像形成用途ならびに、光学接着剤組成物、ペリクルポリマー用溶媒、屈折率整合流体など、高透明度凝縮相光学部品を必要とする他の用途で用いるのに驚くほど高い適性を示すことを開示している。注目すべきは、マイクロ回路製造の技術分野で広く用いられているものなどのフォトリソグラフィ装置において少なくともターゲット表面が空気または他の気体雰囲気よりも高透明度かつ高屈折率の液体に部分的または完全に浸漬される、液浸フォトリソグラフィの出現フィールド(emerging field)における曝露波長193nmでのその適性である。好ましくは、ターゲット表面は完全に浸漬される。
液体アルカンは、非環式アルカンまたは環状アルカン、分岐または非分岐あるいはこれらの混合物より本質的になるものであると好ましい。液体アルカンの透明度と高い光化学的安定性がゆえに、電磁スペクトルの真空紫外線/深紫外線(VUV/DUV)領域での液浸フォトリソグラフィで用いるのに特に高い適性が得られる。
「像形成」「像形成用途」「像様」といった表現を本願明細書で使用する場合、約170nmから約260nm、好ましくは約193nmから約248nmの範囲内にある波長を有する光源を提供し、表面の少なくとも一部に放出光を照光し、表面を照光している放出光の少なくとも一部が液体を介して伝達されるように液体アルカンを光源と表面との間に配置することを含んでなり、液体が非環式アルカンまたは環状アルカン、分岐または非分岐あるいはこれらの混合物より本質的になるものである、光活性化プロセスによって支持体上に像を形成することを指す。形成される像の形状には特に制限はなく、この像には、完全にマスク状態および/または完全に非マスク状態の表面も含み得る。本願明細書では、「光」および「放射線」という用語を、波長範囲170〜260ナノメートル、最も特に193nmと248nmの非電離電磁放射線を示すものとして同義に用いており、電離放射線を含むことは想定していない。
特に明記しない限り、本願明細書において百万分の一(ppm)で表される濃度は、基準となる組成物の総重量に対する重量で百万分の一を指す。
本願明細書において、量、濃度または他の値またはパラメータを、範囲、好ましい範囲または好ましい上位値と好ましい下位値の一覧として引用する場合、引用した量、濃度または他の値またはパラメータには、上限の範囲または好ましい値と下限の範囲または好ましい値とのあらゆるペアで形成されるすべての範囲を(このような範囲について別途開示するか否かを問わず)含むことを想定している。本願明細書において数値の範囲をあげる場合、特に明記しない限り、この範囲には、その端点と、その範囲内のあらゆる整数ならびに分数を含むことを想定している。範囲を規定する際に、そこにあげる具体的な値に本発明の範囲を限定することは意図していない。
本願明細書では、「ハートカット」という用語を、凝縮物の温度が停滞状態に達したときに凝縮物の一部を回収することを指す分留の意味で用いる。
本願明細書では、「酸素を最小限におさえた」という表現を、液体アルカンを取り扱い、維持する雰囲気の意味で用いる。「酸素を最小限におさえた」という表現は、本願明細書において使用する場合、液体アルカンの大気酸素による汚染を減らすために対策を講じることを意味する。貯蔵の際に液体アルカンに酸素が含まれると、徐々に酸化して193nmを吸収する発色団が生成される可能性があるため望ましくない。さらに、193nmの光が酸素と相互作用してオゾンが生成される可能性があるため、曝露時にも液体アルカンに酸素が含まれるのは望ましくない。
アルカンという用語は、本願明細書において使用する場合、非環式アルカンまたは環状アルカン、分岐または非分岐、またはあらゆる混合物またはこれらの組み合わせより本質的になる液体を指す。好適な環状アルカンは、分岐があるかまたは分岐がない、1つもしくはそれ以上のシクロブタンあるいは、これよりも長いあらゆるサイズの環を含み得るものであり、直鎖状、溶融、二環、多環、スピロ構成などの何らかの形で相互連結可能なものである。
アルカンは、高い光化学的安定性と固有の高屈折率との兼ね合いで、液浸フォトリソグラフィにおける浸漬流体として用いるのに極めて適したVUVでの透明度を持つ。好ましい液体アルカンは、193nmでの吸光度が0.01から1cm−1であり、酸素濃度が<2ppmである。好ましいアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカン、デカヒドロナフタレンラセミ酸塩、cis−デカヒドロナフタレン、trans−デカヒドロナフタレン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエン、1,1’−ビシクロヘキシル、2−エチルノルボルナン、n−オクチル−シクロヘキサン、ドデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、2−メチル−ペンタン、3−メチルペンタン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、オクタヒドロインデンおよびこれらの混合物があげられる。
さらに好ましいアルカンは193nmでの吸光度が0.01から0.5cm−1であり、酸素濃度が<2ppmである。さらに好ましいアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、n−デカン、デカヒドロナフタレンラセミ酸塩、cis−デカヒドロナフタレン、trans−デカヒドロナフタレン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエン、1,1’−ビシクロヘキシル、2−エチルノルボルナン、n−ドデカン、n−テトラデカン,n−ヘキサデカン、2−メチル−ペンタン、3−メチルペンタン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、オクタヒドロインデンおよびこれらの混合物があげられるが、これに限定されるものではない。
最も好ましいアルカンは、シクロペンタン、シクロヘキサン、デカヒドロナフタレンラセミ酸塩、cis−デカヒドロナフタレン、trans−デカヒドロナフタレン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエン、1,1’−ビシクロヘキシルおよびこれらの混合物である。
本発明はさらに、約170nmから約260nmの波長を有するUV光線を放出する光源を提供し、ターゲット表面を提供し、ターゲット表面の少なくとも一部を、光源から経路に沿って誘導されるUV光線で照光し、経路の少なくとも一部を液体アルカンに配置することを含んでなる方法を提供するものである。液体アルカンは、分岐していても非分岐のものであってもよい非環式アルカンまたは環状アルカンより本質的になるものである。液体アルカンには、環式アルカンおよび非環式アルカン、分岐アルカンおよび非分岐アルカンの混合物ならびにこれらの組み合わせを含有可能である。
好ましいいくつかの実施形態では、光源は193nmまたは248nmの光を放出する。一層好ましくは、光源はレーザである。極めて好ましいいくつかの実施形態では、光源は193nmの光を放出するArFエキシマレーザである。他の好適な光源としては、重水素、ゼノンまたはハロゲンのガス放電ランプなどのランプ、レーザプラズマ光源、周波数逓倍レーザ光源または周波数3倍レーザ光源などの周波数シフト型レーザがあげられるが、これに限定されるものではない。
好ましくは、表面はフォトレジスト表面である。一層好ましくは、フォトレジスト表面がシリコンウェハ上にある。さらに一層好ましくは、照光が好ましいフォトレジスト表面の像様露光である。最も好ましくは、フォトレジスト表面が液体アルカンに浸漬されている。液体アルカンが通常、多くの有機種に対する「良好な溶媒」であるとみなされることは、当業者であれば理解できよう。場合によっては、フォトレジストまたは他の表面素材に具体的に何を選択するかに大きく左右されるが、レジストが部分的または完全に液体アルカンに溶解し、あるいは液体アルカンで膨潤し、そうでなければ液体アルカンによって破損して液体アルカンの透明度が下がってしまうことがある。このような場合、レジストに保護用のトップコートを塗布すればよい。トップコートは、好ましくは光学的に均一で、193nmと248nmの光に対して透明で、レジストに対する付着性があり、浸漬流体に不溶で、下にあるレジストと、このレジストに形成された潜像(曝露後で、なおかつフォトレジストの現像前にレジストに存在する)に何ら破損のない状態で液浸フォトリソグラフィの工程で容易に破棄して後で除去できるものである。
好適なトップコートとしては、高フッ素化溶媒に可溶な高フッ素化ポリマーがあげられる。高フッ素化溶媒は、ほとんどのフォトレジスト組成物に何ら悪影響をおよぼさないため、トップコートを調製するプロセスの重要な要素のひとつである。好適なトップコートポリマーとしては、パーフルオロブテニルビニルエーテル{1,1,2,3,3,4,4−ヘプタフルオロ−4−[(トリフルオロエテニル)オキシ]−1−ブテン}のホモポリマーあるいは、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロジメチルジオキソール[4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソール(dioxlole)]などの2つまたはそれ以上のモノマーからなる可溶性の非晶質コポリマー、さらには、パーフルオロメチルビニルエーテルやパーフルオロプロピルビニルエーテルなどのパーフルオロアルキルビニルエーテルがあげられる。ここにあげたコポリマーには、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、トリフルオロエチレン、3,3,3−トリフルオロプロペン、3,3,3,2−テトラフルオロプロペン、ヘキサフルオロイソブチレン[3,3,3−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)プロペン]をはじめとする少量のターモノマーなども含み得るが、ポリマーが所望の高フッ素化溶媒に可溶ではない場合は、これらのモノマーもさほどではない。好ましいフッ素化溶媒としては、フルオリナート(Fluorinert)(商標)FC−75、フルオリナート(Fluorinert)(商標)FC−40、パフォーマンスフリュード(Performance Fluid)(商標)PF−5080、パーフルオロブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロオクタン、パーフルオロアルカン、パーフルオロデカヒドロナフタレンがあげられる。好ましいトップコートポリマーとしては、デラウェア州(Delaware)ウィルミントン(Wilmington)のデュポン社(DuPont Company)から入手可能なテフロン(Teflon)(商標)AF、サイトップ(Cytop)(商標)、40−60:60:40ポリ(ヘキサフルオロプロピレン:テトラフルオロエチレン)、ポリ(パーフルオロジメチルジオキソール:パーフルオロプロピルビニルエーテル)があげられる。
液体アルカンを調製するには、市販の高精製液体アルカンを処理して酸素濃度が重量で2ppm(百万分の一)を超えないようにする。さらに、受領時のままの液体アルカンを処理し、微量な有機汚染物を除去する。このようにして処理した液体アルカンは、193nmでの吸光度が0.01から1.cm−1の範囲になる。本発明の最も好ましい実施形態では、処理後の液体アルカンの酸素濃度が1ppmを超えない。また、最も好ましい実施形態では、本発明の液体アルカンは、193nmでの吸光度が0.01から0.5cm−1である。集積回路産業で用いられる利点の象徴(figure)にE(クリアリング線量(clearing dose))とE(曝露線量)がある。液体アルカンの吸収量が極めて低いため、EおよびEが望ましい低レベルとなり、結果として固定レーザフルエンスでの生産性が上がる。この観点で、光学的吸光度が低くなればなるほどリソグラフィにかかるコストも下がり、同時に、液体アルカンの屈折率が高いことで、印刷される造作の大きさをさらに小さくすることが可能になる。「E」クリアリング線量という用語は、曝露とこれに続く塩基性水溶液での現像後にフォトレジストが完全に除去される時点でのオープンフィールド入射光学エネルギ曝露量を指す技術用語である。「E」曝露線量という用語は、曝露とこれに続く塩基性水溶液での現像後に、フォトマスクのパターンから形成されるものとしてフォトレジストに所望の大きさのパターン化造作が形成されることになる入射光学エネルギ曝露量を指す技術用語である。
シクロヘキサンとシクロペンタンは、高精製グレード(99.9%またはそれよりも高純度)で商用入手可能なものである。たとえば、フルカ(Fluka)から高精製シクロヘキサンを入手可能である。本発明がなされる前は、こうした高度に精製された市販グレードの材料を193nmでの液浸フォトリソグラフィに用いるとしても、入手可能な高純度の形態ですら、吸光度が高すぎたため、曝露波長については考えられていなかった。
本願発明者らは、商用入手可能な高純度アルカンをさらに処理すれば、そのVUV吸光度を大きく落とすことが可能であることを見いだした。受領時のままの試料をさらに処理する度合いは、商用ソースで吸収性不純物が除去されている度合いに左右される必要がある。本願明細書において概説しているのは、本願明細書にて開示する工程で用いられる液体アルカンを調製する上で有用なことが分かっている液体アルカンの精製方法である。当業者であれば理解できるであろうように、あらゆる場合にこれらの精製方法がすべて必要になるわけではない。
商用ソースから受領した時点でのアルカンには、芳香環、オレフィン、置換シクロアルカン、過酸化物やケトンといった分岐アルカン酸化生成物などの特定の有機不純物が存在することがある。有機不純物によっては、シクロブタンなどの他の有機不純物よりも吸収性が高い大きさのものがある。よって、たとえば、シクロブタンの1パーセントまたは2パーセントの量で汚染されたアルカンは、高蒸気圧かつ低屈折率の極めて透明なものであり、本願明細書において開示する工程で好適なことがある。他方、オレフィンやカルボニルなどのさらに吸収性の高い汚染物の濃度が、およそ1ppmあるいはそれ未満だと望ましいことがある。
吸収性の高い汚染物については、分留、スパージ(sparging)、凍結解凍サイクリング、ゾーン精製のほか、シリカ、さまざまな孔径のモレキュラーシーブ、炭素、シリカゲル、アルミナまたはこれらの混合物などの吸着剤での処理といった方法で、アルカンから除去可能である。
好ましくは、液体アルカンは、193nmでの吸光度が0.01から1cm−1であり、一層好ましくは0.01から0.5cm−1である。酸素濃度が望ましい度合いに低い限りにおいて、吸光度については、好ましくはできるだけ低くするが特段の制限はないことは当業者であれば自明であろう。本発明の最も好ましい実施形態では、液体アルカンは193nmでの吸光度が0.01から0.5cm−1の範囲にある。この結果を得るのに必要な純度レベルでは、最も感度の高い汚染の判断材料が分光吸収自体であることは当業者であれば自明であろう。言葉を変えると、最も重要な不純物を除去できたと判断するのに最適な方法が、吸光度を測定することである。吸光度が1cm−1であれば、これは間違いなく微量の吸収剤の純度を示すのに利用できる最も感度の高い指標である。本発明で実現している吸光度は、従来知られている吸光度の約90%またはそれよりもさらに低い。よって、「吸光度」という用語は、関連した2つの現象を指す。一方では、「吸光度」という用語は、本願明細書で開示する工程で実際に用いられる液体アルカンの実際の吸光度を指すが、これは、上述したように液体アルカンに対するフォトレジストの溶解性などの外部からの影響に作用される可能性があるものである。他方、「吸光度」は、実験室条件下での液体アルカンの絶対吸光度を判断するのに利用する分析的な分光法も指す。後者は、処理対象となる液体アルカン中の汚染吸着剤濃度を評価する上で極めて望ましい方法である。
本発明を実施するにあたり、シリカゲルが液体アルカン中の極少量の有機汚染物に対する極めて有効な吸着剤であることが見いだされた。受領時のままのアルカンをシリカゲルで処理したところ、透明度の大幅な改善が認められた。
いくつかの実施形態では、特に商業サプライヤがすでにそのように行っていない場合、まずはできるだけ清潔でグリースのない蒸留装置で純度が通常は99%を超える受領時のままのアルカンを分留すると望ましいことがある。次に、このようにして得られる留出物のハートカットを液状で吸着剤の混合物(たとえば、シリカゲル、3Aゼオライトモレキュラーシーブおよび5Aゼオライトモレキュラーシーブ、アルミナまたは活性炭を含み得る)と混合する。このようにして精製したアルカンの以後の取り扱いについてはいずれも、酸素を最小限におさえた雰囲気、好ましくは不活性ガス雰囲気、最も好ましくはヘリウムまたは窒素雰囲気中で行う。これには、液浸フォトリソグラフィでそれを用いることが含まれる(これについては、好ましくは酸素を最小限におさえた雰囲気で行う)。
好ましくはドライガス流でパージしながら加熱して活性化させると、シリカゲルおよびゼオライト吸着剤が最も有効である。吸着剤の活性化については使用する直前に行うのが好ましい。活性化は、乾燥した純な空気、窒素またはヘリウムを数時間流した中で約200から500℃まで加熱することで達成可能である。500℃の空気には、シリカゲルまたはゼオライトなどの吸着剤からほとんどの残留有機汚染物を燃焼させて除去できるという利点がある。系が室温から100℃の範囲の温度まで冷める際にもガスを流し続けることが可能である。別の手順では、ガス流を止めて系を密封する。さらに他の手順では、ガス流を止め、吸着剤を室温から100℃の範囲の温度まで冷ます際に系を脱気する。吸着剤が500℃にある間にガス流を止めることの利点のひとつに、このようにすると吸着剤が冷める際にガスに付随する不純物による再汚染が最小限になるという点がある。
シリカゲルおよびゼオライト吸着剤を活性化する好ましい方法は次のとおりである。クラムシェル炉(clamshell furnace)内のハステロイ(Hastelloy)(登録商標)チューブに吸着剤を仕込んだ後、空気流下で500℃にて2時間加熱する。空気流を止め、ハステロイ(Hastelloy)チューブの両端をすみやかに封止する。封止後のハステロイ(Hastelloy)(登録商標)チューブが室温まで冷めたら、これをNグローブバッグに移し、その中でチューブを開いて、精製対象となるアルカン液体の入ったボトルに吸着剤を入れる。液体に対する吸着剤の割合については特に制限もなく可変であるが、液体1から20容量あたり1容量の吸着剤を用いると満足のいく結果になることが分かっている。必要な吸着剤の実際量は受領時のままの液体の汚染レベルに左右される。したがって、いくらか過剰に用いて、汚染物除去時の効率を最大限にするとよいと思われる。
蒸留工程での鍵になる態様のひとつに、できるだけ清潔かつ汚染量が最小の蒸留装置で行うということがある。酸素や付随する有機汚染物または浸透性の有機汚染物を排除することが特に望ましい。本発明を実施するにあたって、蒸留系や真空系で封止性を高めて部品の取り出しを容易にする目的で一般に用いられているようなフッ素化グリースをはじめとするグリースを用いると、本願明細書における留出物が実際に吸光度に悪影響がおよぶ度合いで汚染されかねないことが明らかになっている。したがって、蒸留を「グリースのない」蒸留系で行うことが極めて好ましい。「グリースのない」とは、本願明細書において使用する場合、洗浄した系の部品を組み立てる際にグリースが用いられていないことを意味する。「グリースのない」という表現が、系のどこかにわずかでもグリース汚染があると本発明が作用しないという意味ではないことは、当業者であれば自明であろう。系を洗浄してグリース汚染をなくすことが可能な範囲で、液体アルカンによる吸光度が都合よく低くなるが、「グリースのない」とは、いかに低濃度であってもグリースが完全に皆無である必要があるといっているわけではない。
波長範囲170nmから260nmの極めて透明な液体アルカン用のマニホールド用途がある。企図した用途としては、光学用接触媒質、光学セメント、液体レンズなどの光学素子、半導体ウェハおよび半導体デバイス用屈折率整合光学検査メディアならびに、193nmと248nmでのフォトリソグラフィ用の浸漬流体があげられるが、これに限定されるものではない。
好ましくは、液体アルカンは1.5から1.7、一層好ましくは1.6から1.7の範囲の屈折率を有する。
ほとんどの場合、シリカゲルなどの吸着剤での処理が唯一必要となる精製ステップになるため、通常は高度に精製した蒸留グレードの液体アルカンを購入するのが実用的であるが、用途によっては、精製用の方法を最もうまく開発する目的で、ガスクロマトグラフィ/質量分析法などの分析的方法を用いて汚染物を特定すると望ましいこともある。周知の汚染物除去方法を利用することが可能であるが、さらに汚染が起こるのを回避できる清潔な条件下で方法を実施するのが極めて好ましい。
スパージはアルカンから汚染物を除去し、特に酸素を除去するための好適な方法のひとつである。使用可能なスパージの一方法は次のとおりである。グローブボックスに、マシソン(Matheson)によってシリンダーガスとして販売されているものを用いるか、液体窒素のボイルオフにより、99.998%またはこれよりもよい窒素などの低酸素含有乾燥窒素を供給する。約10mlの液体アリコートを20ml容のガラス製シンチレーションバイアルに入れる。次に、窒素をパージしたドライボックスに試料を移す。バイアルを作業面の上で水平に固定する;プラスチックキャップをバイアルから取り、使い捨てのガラスピペットを溶媒の中に降ろした後、グローブボックスと同じ乾燥低酸素源からピペットで窒素を送り込む。流量を調節して、溶媒がバイアルの外にまではねて飛ぶことがない程度に溶媒での強い気泡生成を維持する。液体アルカンが蒸発によって多量に失われてしまうことなく、酸素の含有量、場合によっては水分の含有量も有意に減少させられるだけの十分に長い時間である30〜60秒間、強いスパージを続ける。
利用可能な器具には酸素約1ppmという感度限界があるため、標本中の実際の酸素濃度は1ppmよりもかなり低いことがある。ヘンリーの法則を利用すれば、文献から判断できるヘンリーの法則の定数を用いてシクロヘキサン中の酸素濃度を推定することが可能である。いずれの場合も、液体アルカンは、計算の目的で、指定分圧の酸素を含む窒素からなるヘッドスペースの雰囲気と平衡状態にあると仮定される。
Figure 2008502154
本例で標本を取り扱った窒素雰囲気については、液体窒素を沸騰させて生成したものであり、推定で酸素濃度3〜5ppmであった。表4から明らかなように、これはシクロヘキサン中の酸素約0.002ppmに相当していた。この濃度は、本発明の好ましい上限である酸素2ppmよりもかなり低かった。
液体アルカンを精製するための別の方法に、3Aモレキュラーシーブの床でのクーゲルロール蒸留がある。たとえば、上述したように予加熱した3Aモレキュラーシーブの入ったチューブで2つのフラスコを連結する。次に、一方のフラスコの一部に精製対象となる液体を充填し、系を再封止する。この液体に凍結/解凍のサイクルを3回ほどこして溶存酸素を除去する。次に、液体を液体窒素で再凍結させる前に系を完全に脱気する。この系を真空下で封止し、液体窒素冷却浴槽を液体の入ったフラスコから空のフラスコに移す。液体が温まって室温に近づくにつれて、この液体は冷却されたフラスコに3Aモレキュラーシーブの床を介して蒸留される。蒸留が終わったら、酸素のない窒素で真空を取り除き、精製済みの液体を自然に室温まで温めた後、後で利用できるようフラスコに栓をしておく。
実用性の観点からは、光学的反応性を呈する汚染性の種を除去することが極めて望ましい。このような種は、170nmから260nmの波長領域を強く吸収する傾向にあるばかりか、光誘導性の反応が生じる可能性もあり、気泡の形成と液体アルカンの暗色化につながることが多い。他にも光化学的に活性な種があったときにそれが抽出されるか否かを問わず、どのようなものであれ光化学的に活性な種を抽出することには利点がある。
本発明の一実施形態では、表面全体を放出光で照光しても構わない。しかしながら、好ましくは、表面を像様露光し、一部を露光して残りを露光せずにおく。好ましくは、表面を液体アルカンに浸漬させる。
好ましい実施形態では、波長範囲170nmから260nm、好ましくは193nmまたは248nm、最も好ましくは193nmでの液浸フォトリソグラフィに液体アルカンを用いる。この実施形態では、少なくともフォトレジスト表面ターゲットを液体アルカンに浸漬させる。液浸フォトリソグラフィで用いるのに適した液体のひとつに、好ましくは作動距離を少なくとも10マイクロメートル台にできるほど十分な透明度で、193nmでの放射線耐久性もある液体がある。透明度、屈折率、放射線耐久性の組み合わせがゆえに、液体アルカンは曝露波長193nmでの液浸フォトリソグラフィに特に適したものになる。
また、この工程で用いる他の材料に対してアルカンが化学的かつ物理的に相性のよいものであると極めて好ましい。曝露波長193nmの液浸フォトリソグラフィでは、浸漬流体をフォトレジストポリマーと接触させる。浸漬流体がフォトレジストを溶解させたり膨潤させたりすることがなく、193nmでの曝露下でのフォトレジストにおける潜像の形成に干渉することもなく、光形成したフォトレジストを後で現像液中で現像する際にも干渉することがないものであると極めて望ましい。また、浸漬流体は、好ましくは収容に圧力容器を必要としないような揮発性が十分に低いものであり、曝露後のベークと現像の前に再加工(reprocessing)の目的で除去可能である。
浸漬流体によってレジストが破損するときは、トップコートが必要になる場合がある。好適なトップコートのひとつに、好ましくは波長170〜260nmの範囲で、特に193nmと248nmで実質的に透明で、この波長範囲において光化学的に不活性で、液体アルカンに対して実質的に不溶性かつ、フォトレジストが不溶な溶媒には可溶のものがあげられる。こうして支持体にフォトレジストをスピンコートし、このコート後の支持体にトップコートをスピンコートし、スピンコート済みの支持体を液体アルカンと接触させる。その後、フォトイメージングを行うことが可能であり、フォトレジストを溶解したり膨潤させたりすることのない溶媒に溶解させることでトップコートを除去し、当業者間で周知の方法でフォトレジストを現像する。
プロセスによっては、液体アルカンをレーザ光の強力なバーストに繰り返し曝露し、清潔でありながら依然としていくらかの汚染がある他の表面と接触させる。これらの作用はいずれも、時間が経過するうちには液体アルカンの吸光度に悪影響をおよぼす可能性のあるものである。なお、本願明細書において上述したような吸着剤を用いて、好ましくは不活性ガス下にて再利用すれば、液体アルカンの吸光度を1cm−1未満まで回復させることができることが明らかになっている。液体アルカンの再利用ならびに再生については、バッチで行うことも可能であるし、連続的に行ってもよいものである。
好ましい実施形態では、この方法は、液体アルカンの連続的な再処理ならびに再導入に閉ループ再利用系を用いることをさらに含んでなる。このような再利用系の一実施形態を図17に示す。図17に示してあるのは、「オプティカルスキャナ」とも呼ばれる「光ステッパー」1であり、そこにシリコンウェハ2上に配置されたフォトレジストが像形成される。照明器3によって光学的に均質化しておいた193nmのArFエキシマレーザなどの光源からの光がフォトマスク4を照光した後、光は、個別のレンズ素子が多数あるのが普通である投影レンズ5に進み、像の大きさが4分の1または5分の1に小さくなる。投影レンズの底には、浸漬流体とフォトレジストがウェハにコートされた状態で、投影レンズの最後のレンズ素子をカップリングする「シャワーヘッド」6があるため、光の光路に介入(interceding)する空気のギャップはない。シャワーヘッドに、たとえば液体アルカン7などの浸漬流体を充填し、浸漬流体が、投影レンズの最後のレンズ素子と、フォトマスクパターンを受像するフォトレジストコート済みのシリコンウェハ2に接触する。フォトレジストコート済みのシリコンウェハには、トップコート層が含まれることもあり、これはフォトレジスト層の上であり、浸漬流体をフォトレジストから離すのに利用できるものである。「シャワーヘッド」は、光ステッパーで浸漬流体を供給し、かつその流れを戻したり、光ステッパーの望ましくない場所にある流れから浸漬流体を捕捉するよう機能するためこのような名前で呼ばれる。この実施形態では、リザーバ8から移送ライン9経由で液体アルカン7をシャワーヘッド6に連続的に供給するが、リザーバには活性化シリカゲル、アルミナ、炭素、ゼオライト、あるいは最も好ましくは、これらの混合物である、吸着剤粒子10が入っている。入力フィード11経由でリザーバを不活性ガスで連続的にパージし、排出口12経由で排出する。さらに、リザーバを積極的にスパージしてもよい。液体アルカンを連続的にシャワーヘッドに供給し、再利用材料ライン13経由でそこから連続的に除去する。再利用材料ラインでは、液体アルカンを一連の3種類の不活性ガス14、吸着剤を仕込んだパージしたカラム15に送るが、これらのカラムについても積極的にスパージしてもよい。最後のカラムを出る際に、再利用材料流は、好ましくはリソグラフィ波長16で吸光度を測定する光源と検出器とからなるオンラインUV分光計を通過して、再処理した浸漬流体の光学的吸光度を監視する。続いて、再利用材料流をリザーバ9に直接戻す。浸漬流体は、たとえば蠕動ポンプ(非汚染性材料で作られたものを選択)といったポンプなどのさまざまな手段で、リザーバから、シャワーヘッドおよび精製カラム経由で系内を流動させることが可能なものであり、あるいは、質量流コントローラまたは流体流コントローラを用いて、不活性ガス圧力下で浸漬流体を流動させることも可能である。
曝露波長193nmと248nmでの液浸フォトリソグラフィのフレームワーク内で好ましい3つの実施形態が考えられる。これらの実施形態は、接触液浸フォトリソグラフィ、近接場液浸フォトリソグラフィ、投影液浸フォトリソグラフィである。投影液浸フォトリソグラフィでは、液体の屈折率に、λ浸漬流体=λ真空/n浸漬流体(ここで、λは浸漬流体または真空でのそれぞれのレーザ光の波長であり、nは浸漬流体の屈折率である)である入射レーザ光の波長を効果的に小さくする作用がある。曝露波長を効果的に小さくすると、像の解像度が改善され、それまでよりも小さな造作を達成可能になる。
たとえば曝露波長193nmと248nmの接触液浸フォトリソグラフィおよび近接場液浸フォトリソグラフィでは、流体における入射レーザ光の波長は投影液浸フォトリソグラフィの場合と同じであるが、像形成される造作の大きさが使用する接触または近接場マスクによって決まる。接触または近接場液浸フォトリソグラフィでは、液体アルカンの主な目的は、環境からの微粒子や埃による汚染などから、像形成後の表面を保護することである。また、接触または近接場液漬フォトリソグラフィは、これよりも複雑かつ高価であるがさらに好ましい投影方法での候補となる液体の有用性を判断する上で有用なスクリーニング法である。
一実施形態では、たとえばArFエキシマレーザからの193nmの放射線が、一般には電子ビーム像形成によってガラス上にパターン形成されたクロム金属回路図を含んでなるフォトマスクを介して伝達され、回路パターンの像をフォトレジストに形成する。フォトレジストとして用いられる多数の材料が従来技術において周知であり、広く商用利用されている。このような材料はいずれも、193nmの光に対して感受性であり、実質的にアルカンに不溶であるか、溶解しないようトップコートで保護可能である限りにおいて、本発明を実施する上で適している。Introduction to Microlithography、第2版、L.F.トンプソン(Thompson)、C.G.ウィルソン(Willson)、M.J.ボーデン(Bowden)、米国化学界(American Chemical Society)、ワシントン(Washington),DC、1994に、好適なフォトレジスト組成物が記載されている。好適なフォトレジストの例として、ロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズ(Rohm and Haas Electronic Materials)、(マサチューセッツ州モールバラ(Marlborough))から入手可能な193nmのエピック(Epic)レジストあるいは、TOK(オーカアメリカインコーポレイテッド(OHKA AMERICA,INC.)本社/ヒルズバロ(Hillsboro)、オレゴン州またはAZエレクトロニックマテリアルズ(Electronic Materials)、ニュージャージー州サマービル(Somerville)などの企業からの他のレジストがあげられる。
ロームアンドハース(Rohm and Haas)のエピック(Epic)2200などのポジ型フォトレジストと、ロームアンドハース(Rohm and Haas)のUVN30などのネガ型フォトレジストはいずれも、液浸フォトリソグラフィプロセスで利用するのに適している。ポジ型フォトレジストとは、露光される領域が現像液に可溶となるのに対し、未露光の領域がそれに不溶となる類のものである。ネガ型フォトレジストとは、露光される領域が現像液に不溶となるのに対し、未露光の領域はそれに可溶となる類のものである。
像様露光されると、フォトレジストは、いわゆる潜像を形成する。本発明の方法の一実施形態では、化学的に増幅させた、光酸発生剤(PAG)を含有するポジ型レジストを用いる。潜像を含んでなるフォトレジスト層に、一般には60秒間、90から140℃の温度で空気中にて露光後ベーク(PEB)ステップをほどこす。このPEBステップの後、フォトレジストコートウェハを、0.26規定のTMAH現像液などの塩基性水溶液の現像液に入れることで、ポリマーフィルムの露光領域が現像され、パターン形成されたフォトレジストが観察される。
フォトリソグラフィのプロセスで用いるフォトレジストの挙動を特徴付けるにあたり、従来技術において用いられている2つの有用な曝露パラメータに、Eすなわちフォトレジストをクリア(clear)するのに必要なオープングリッド(open grid)曝露線量と、Eすなわち所望の像を生成するのに必要な最小線量がある。Eはクリアリング線量と呼ばれることがあり、Eは正しい大きさの造作を達成するためのサイジング線量(sizing dose)と呼ばれることがある。
フォトレジスト層の厚さに特段の制限はないが、本発明の代表的な実用例ではフォトレジストコーティングがシリコンウェハ支持体上で厚さ150nmから200nmになる。この厚さは、印刷される所望の最小造作サイズに応じて決まる。この概念を例示する目的ではあるが、本発明の出願の範囲を何ら限定するものではなく、所望の造作が幅65nmである場合、半導体技術分野で一般的な値アスペクト比3〜4を用いると、膜厚は約195nmでなければならない。通常、フォトレジスト層が厚くなればなるほど、パターン形成したフォトレジスト層の以後の処理でのドライエッチプロセスに対する耐性が高くなる。
トップコートがあっても、液浸フォトリソグラフィの実施性には何ら変化はない。好適なトップコートとしては、フォトレジストポリマー用の溶媒ではないフッ素化溶媒に可溶の極めて透明なフルオロポリマーがあげられるが、これに限定されるものではない。特に好ましいのは、デュポン(DuPont)から入手可能なテフロン(Teflon)(登録商標)AFなどの非晶質パーフルオロポリマーである。一般的な用途では、非晶質フルオロポリマーを1〜5重量%の濃度までフルオリナート(Fluorinert)(商標)FC−75などの過フッ素化溶媒に溶解させる。このようにして形成した溶液をフォトレジストコート支持体にスピンコートして、50〜300nm厚のトップコート膜を得る。
193nmの放射線あるいは、波長範囲170〜260nmの放射線のソースが重要ではないことは、当業者であれば自明であろう。ArFエキシマレーザが、便利かつ制御可能で、高強度の193nmの放射線源であるため好ましい。
本発明によるフォトリソグラフィプロセスの一実施形態を図4、図5、図6に示す。図4は完全な系を示しており、その一部が窒素ドライボックス1に都合よく配置されて、光学テーブル2が、光学部品と平行移動試料ステージを収容すべくドライボックスの中に装着されている。サイエンテック(Scientech)社の電力計3を用いて、ArFエキシマレーザ4によって放出される193nmのレーザ光パルスのエネルギ値を読む。図4に示す特定の実施形態では、フォトリソグラフィの曝露チャンバに、内部に示した装置に合うように調節した低酸素/低水分の窒素フラッシュドライボックス(ネクサスドライボックス(Nexus Dry Box)、バキュームアトモスフィアカンパニー(Vacuum Atmospheres Co.)、ホーソーン(Hawthorne) CA 90250−6896)を用いる。193nmと248nmのレーザ光をアクセスポート5経由でドライボックスに導入する。ドライボックス制御パネル実装内部酸素・水分アナライザ6を用いて、ドライボックス中の酸素含有量をモニタするとともに、試料の導入後に酸素濃度が許容可能なレベルまで落ちたら、これを通知する。ドライボックスチャンバへの導入時、レーザ光線7は溶融シリカビームスプリッタ8によって下向きに反射してフォトレジストコートシリコンウェハ9に達する。機械加工したアルミニウムウェハホルダにフォトレジストコートウェハを収容し、深さ約1mmの液体アルカンに浸漬させる。プレート全体をレーザ光線下で平行移動させ、曝露線量を変えてウェハの異なる部分を連続的に露光できるようにすることが可能である。
図5は、図4の光学露光系をさらに詳細に示したものである。エキシマレーザ4からのパルスレーザ光線7が、アクセスポート5でドライボックス1に入り、手作業で動作されるシャッター10を通り抜けた後、溶融シリカビームスプリッタ8に入射するが、このスプリッタはレーザエネルギのわずかな部分を下向きに反射させて、レーザ光線下で試料を平行移動させることのできるトランスレータに装着されたフォトレジストコートシリコンウェハ9に送る。レーザ光線の大部分はビームスプリッタ8を通り抜けた後、電力計ヘッド3に入射する。
図6は、さまざまな曝露線量で連続露光ができるように、レーザ光線下で図4の光学テーブル2の平行移動ステージに沿って移動する機械加工したアルミニウムプレート12でエキシマレーザからのレーザ光がシリコンウェハ11に衝突する、ウェハ曝露ステージを示している。13はNドライボックスのN環境である。11は、詳細については後述するように感光性フォトレジストポリマー14をコートしたシリコンウェハである。図示していないのは、上述したようなトップコート層である。図6Aに示してあるのは、曝露波長193nmでの接触液浸フォトリソグラフィの実施形態であり、ここでは、フォトマスク15がフォトレジストポリマー層の表面に配置され、浸漬流体を導入して深さおよそ1mm16までフォトレジストコートシリコンウェハを覆う。本願明細書における特定の実施形態で用いる金属グリッドのように、フォトマスクが小さくて軽い場合、浸漬流体を最初に導入した上で、流体中かつフォトレジストコートシリコンウェハの表面にフォトマスクを配置すると都合がよいことが分かっている。図6Bは浸漬流体がないこと以外は同じセットアップを示しているが、図6Bは本発明の実施形態ではない。
本発明のもうひとつの実施形態では、フォトマスクをフォトレジストの表面から約10μmの距離だけずらすことが可能である。本発明の好ましい実施形態では、曝露波長193nmでのいわゆる投影フォトリソグラフィにおいて、光学経路内の何らかの都合のよい場所にフォトマスクを配置し、一般には投影レンズとして知られているレンズ系を介して、フォトレジストに像を投影する。この投影系を用いると、本発明のさまざまな実施形態の最高解像度が得られる。
本発明による方法の他の好ましい実施形態では、曝露波長193nmでの投影フォトリソグラフィを用いる。この実施形態では、投影レンズの出力素子(フォトレジスト表面に最も近いレンズ系のその端)を、フォトレジスト表面から約0.5〜5mmの距離で液体アルカン内に配置し、これも液体アルカンに浸漬され、フォトレジスト表面には任意に50〜200nm厚のトップコートが設けられていてもよい。この実施形態では、入射光の有効波長が小さくなるため、気体雰囲気中で実現可能なそれの上での像の解像度が上がる。
現像または使用される像形成系の詳細な内容次第で液体アルカン層の厚さが決まる。たとえば、曝露波長193nmでの接触フォトリソグラフィでは、液体アルカン浸漬層の好適な厚さは1mmである。1mmという厚さは、投影レンズの出力素子とウェハとの間に十分な距離を保ちつつ、投影レンズ下でのウェハのスキャニングまたはステッピングを行う際にも適していることがある。浸漬流体の厚さが増すにつれて、光の減衰量も増えるが、ステッピングおよびスキャニングの力学に関する許容誤差が容易にになることがあるのは、当業者であれば自明であろう。浸漬液層が薄くなればなるほど、光曝露レベルを高められることがあるが、ウェハのスキャニングおよび/またはステッピングを高速かつ高精度で行えるようにする許容誤差が過度に要求のきついものとなりかねない。
液体アルカンでは、特性の極めて望ましい組み合わせが得られる。好ましくは、取り扱いが容易な低粘度の液体である。これは、好ましい実施形態では吸光度0.1〜2cm−1という具合に、193nmで望ましく低い吸光度を呈する。極めて好ましい実施形態では、193nmでのアルカンの吸光度は0.5cm−1未満であり、その屈折率は約1.4から約1.7である。
液体アルカンを用いると、系の設計に柔軟性が得られ、浸漬層の厚さと機械的な設計との間のトレードオフの必要性が少なくなる。
完全な半導体製造プロセスでは、フォトリソグラフィでの像形成とフォトレジスト層の現像を、一連のフォトマスクパターンを用いて、連続したフォトリソグラフィのステップの間にさまざまなエッチ・成膜プロセスがなされる状態で順次何度も実施する。
液体アルカンについては、フォトリソグラフィでの浸漬液に加えて、いくつの方法でも用いることが可能である。他の用途の例としては、193nmまたは248nmの光源とターゲットとの間にアルカンを配置する例があげられる。アルカンは、液体レンズ、屈折率整合流体などの場合のようにニートで用いることが可能であり、あるいは、スピンコーティング作業のポリマー用の溶媒、ポリマーフィルムの可塑剤あるいは接着剤組成に含まれる溶媒などの混合物または希釈剤の成分であっても構わない。もうひとつの実施形態では、半導体ウェハなどのパターン形成済みまたはパターンのない物体の光学検査にアルカンを用いることが可能であり、ここではさまざまな光学特性の小さな欠陥が検出される。アルカンを浸漬検査用の浸漬流体として用いると、検査でそれまでよりも高解像度での像形成が可能になるだけでなく、試料のトポグラフィからの光の散乱が低減され、微粒子デブリが存在するなどの欠陥を持つ場合がある深穴などの検査もできるようになる。さらに他の実施形態では、193nmのフォトリソグラフィで用いるのに適したシート、層、コーティング、レンズに用いられるフィルム、光導波路、反射防止用コーティングおよび層、ウィンドウ、保護コーティング、糊の製造に液体アルカンが有用である。
液体アルカンは、色収差を減らすよう設計された複合レンズの要素にも利用できる。従来、CaFのみが、場合によってはヒドロキシルを含まないシリカが、透過型の焦点化素子(transmissive focusing element)で用いられる193nmで十分な透明度を持つと考えられてきた。また、たとえば、R.キングスレーク(Kingslake)、アカデミックプレスインコーポレイテッド(Academic Press, Inc.)、1978、Lens Design Fundamentals、第77ページに開示されているように、屈折率と分散が異なる第2の材料を用いると、アクロマティックレンズを作製できることも知られている。液体アルカンをCaFと併用することで、この材料や本願明細書に記載の他の同様の材料からアクロマティックレンズを構成できると思われる。
以下、本発明についてさらに説明するが、以下の具体的な実施形態に限定されるものではない。
光学的吸光度の測定
図1に示すハリックサイエンティフィックコーポレーション(Harrick Scientific Corp.)(ハリックサイエンティフィックコーポレーション(Harrick Scientific Corporation) 88 ブロードウェイオッシニング(Broadway Ossining)、ニューヨーク)製の取り外し式液体セルモデルDLC−M13を用いて、透過率ベースの吸光度測定を実施した。セルには8mmの開口があり、そこに(2)直径13mm×厚さ2mmのCaFウィンドウ、バイトン(Viton)(登録商標)Oリングシール材、(2)テフロン(Teflon)(登録商標)スペーサ厚6umから4000umまで揃った、試料を装着するためのルアーロック(Luer−Lok)(登録商標)接続具が含まれていた。J.A.ウォーラムカンパニーインコーポレイテッド(Woollam Co.,Inc.)、ネブラスカ州リンカーン(Lincoln)製の可変角分光偏光解析装置である、近IRから145nmまでの測定用のVUV−ベース(Vase)(登録商標)モデルVU−302または近IRから187nmまでの測定用のDUV−ベース(Vase)(登録商標)モデルV−に、DLC−M13を装着した。図1に示すように、試験対象となる液体標本を、ウィンドウ間にテフロン(Teflon)(登録商標)リングを挿入することで平行CaFウィンドウ間に形成したセルに保持した。厚さ6、25、100、500、920、2200、3000、4000、6000、10000マイクロメートルのテフロン(Teflon)(登録商標)リングを利用して、同じ試料の異なるアリコートで複数の光路長が得られるようにした。セルの充電(charging)時には、8mm径のウィンドウ開口に気泡が発生しないように注意した。
本願明細書における目的のために、式1で定義されるような標本厚1センチメートルあたりの光学的吸光度A(cm−1)を、試験波長でのCaFウィンドウの透過率の比の底10の対数を被検試料(ウィンドウプラス実験標本)のその波長での透過率で割り、試験体の厚さ(t)本願明細書に報告した実験の場合、上述したように6、25、100、500、920、2200、3000または4000マイクロメートルのいずれかで割って定義する。
Figure 2008502154
本願明細書において用いる液体試料の場合、多重反射による影響を排除するために、セルスペーサ厚を変えた複数の液体充填ハリック(Harrick)セルの透過率の相対的な変化を利用して吸光度を求めた。たとえば、2種類のセル厚では、両方のセル厚(tおよびt)で分光透過率を測定し、試料の光路長が増すにつれて減少する透過率の減少分(TおよびT)から式2を使って光学的吸光度/センチメートルを得る。
Figure 2008502154
本願発明者らは、これらの材料1センチメートルあたりの光学的吸光度の判断精度を向上するために、試料での複数の光路長から吸光度を判断できるようにこの相対透過率法(relative transmission method)を一般化した。本願発明者らは、セルの厚さを6マイクロメートルから4400マイクロメートルの範囲にして、5種類までの異なる光路長を利用した。この場合、本願発明者らは、さまざまな厚さのセルについて、透過率T(概して)を厚さtの関数として測定した。
Figure 2008502154
ここで、すべての式の対数を取ると次のようになる。
Figure 2008502154
これは、線形系y=ax+bについてのN個の式からなる集合であり、式中、y≡lnT(λ)、a≡−α(λ)、b≡lnT0(λ)、およびx≡tである。
本願発明者らは、線形代数を利用して、試料の吸光度/センチメートルに対する最小二乗法で、この一次方程式の系を同時に解いた。すべての観察結果の測定誤差がiと無関係(等分散)であり、最小二乗法によって式を解く場合と、測定誤差がiに左右され(異分散)、重み付けした最小二乗法で式を解く場合の両方について解を得た。
等分散の場合の一例として、本願発明者らが解いた式は次のとおりである。
Figure 2008502154
解は次のとおりである。
Figure 2008502154
複数のセル厚で材料の透過率を複数測定したものを分析した結果から、本願発明者らは、材料の吸光度/センチメートルを求めることができた。
ハリック(Harrick)セルの清浄・組み立て手順
使用する前と、試料を通した後にその都度、ハリック(Harrick)セルをクリーニング溶媒としてのバートレル(Vertrel)(登録商標)XF(ミラーステップヘンソンケミカルカンパニー(Miller−Stephenson Chemical Co.)、コネティカット州ダンバリー(Danbury))でフラッシュした。メスのルアーロック(Luer−Lock)接続具の付いた清潔な1ml容のガラス製注射器(ベクトンディキンソン(Becton Dickinson)、ニュージャージー州フランクリンレークス(Franklin Lakes))に、バートレル(Vertrel)XFを充填した後、ハリック(Harrick)セルのオスのルアーロック(Luer−Lock)接続具に取り付け、この時点でバートレル(Vertrel)XFをセルを介してフラッシュした。次に、「ハウス窒素(house nitrogen)」(液体窒素を沸騰させることで生成したものであり、酸素5ppm、水3ppm未満である)を利用してセルを風乾した。このセルを図1に示すような逆順で分解した。CaFウィンドウと選択した厚さのテフロン(Teflon)(登録商標)スペーサとを、バートレル(Vertrel)(登録商標)XFの入った20ml容のバイアルに置き、バイアルにキャップをした後、30〜60秒間超音波浴に入れた。クリーニングバイアルからCaFウィンドウとスペーサとを取り出し、バートレル(Vertrel)(登録商標)XFで湿らせたQ−ティップ(Q−tip)で最終的な擦過を行った後、パッファバルブ(puffer bulb)を用いて空気乾燥させた。次に、図1に示すように構成要素を図示の順に垂直に積んでセルを組み立て、圧縮用のナットをセルに手で締めたが、ここでのクリーニングと組み立ては、実験室のフード(lab hood)内にて空気中で行った。
空気(実験室のフード)中でのハリック(Harrick)セルのローディング
このようにして用意したセルに、清潔な1mlのBDガラス製注射器を使って試料液体およそ0.5mlをその入れ物から移した後、注射器をセルに取り付け、セルの開口に気泡が残ることがないように、頂部のルアーロック(Luer−Lok)(登録商標)接続具の上に液体メニスカスが目視確認されるまでセルを充填した。続いて、ハリック(Harrick)セルの頂部のルアーロック(Luer−Lok)(登録商標)接続具にテフロン(Teflon)(登録商標)プラグでキャップをし、注射器を取り付けたままセルをひっくり返した。注射器をねじって外し、このようにして露出したセル接続具に他のテフロン(Teflon)(登録商標)プラグでキャップをした。
窒素(窒素ドライボックス)中でのハリック(Harrick)セルのローディング
上記のセクションで説明したようにして清浄・組み立てしたセルを、シリーズ100のプレキシグラス(Plexiglass)グローブボックス(テラユニバーサル(Terra Unversal)、カリフォルニア州アナハイム(Anaheim))のNをパージしたアンティチャンバか、窒素パージしたネクサス(Nexus)モデル100043ドライボックス(ヴァキュームアトモスフィアズカンパニー(Vacuum Atmospheres Co.)、カリフォルニア州ホーソーン(Hawthorne))に取り付けた、あらかじめ窒素フラッシュしておいたミニチャンバのいずれかに置いた。ドライボックスの酸素計の目盛が10ppmOになるまで−−およそ30分、アンティチャンバをハウス窒素で連続してパージした。ミニチャンバを脱気した後、窒素を3回充填し、続いて機器をドライボックスに移した。
標本をハリック(Harrick)セルに導入する方法については先のセクションで説明したとおりである。
窒素(窒素ドライボックス)中でのハリック(Harrick)セルの乾燥試料のローディング
テフロン(Teflon)(登録商標)プラグ(別、挿入せず)付きの清潔な組み立て済みのセルと、清潔な1ml容のBD注射器と、試料ボトルの中に入ったまま吸着剤の上で乾燥させておいた選択した試料とを、上述した方法で上述したドライボックスに置いた。
試料ボトルを開き、0.45マイクロメートルのPTFEルアーロック(Luer−Lok)(登録商標)フィルタ付きの清潔な15ml容のBD注射器に液体を注いだ。この注射器を使って、フィルタを通して液体を20ml容の清潔で乾燥したバイアルに移した。このように濾過した試料およそ0.5mlを上述したようにしてセルに移した。
吸光度の判断
以下の実施例の目的で、上述した相対透過率法を用いて、さまざまなセル厚について材料の吸光度を求めた。測定誤差を複数の標本で同じに揃えるために、少なくとも0.1%の吸光度が得られるよう試験体の厚さを調節した。
吸光度については、ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/Vis/NIR分光計を用いて直接的にも測定した。ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5での1回の測定では、VUV−ベース(Vase) 偏光解析装置で複数の経路長測定を利用する相対透過率の測定ほど正確ではないが、データの獲得は、ほとんど時間のかからないものであった。
屈折率の測定
VUV−vase機器およびDUV−vase機器(たとえば、バーネット(Burnett)ら、「Absolute refractive indices and thermal coefficients of CaF, SrF, BaF, and LiF near 157 nm」、Appl. Opt. 41、2508〜2513(2002)や、フレンチ(French)ら、「Immersion Fluid Refractive Indices Using Prism Minimum Deviation Techniques」、Optical Microlithography XVII、SPIE 5377〜173 (2004)を参照のこと)で用いるように実装した、図2および図3に示す最小偏角プリズム法を用いて、材料の屈折率とその温度係数を求めた。
マイクロリソグラフィでの処理で使用される浸漬流体の候補としての流体の屈折率を測定する目的で、液体を充填したプリズムセルを利用した。セルは60°の等辺で、ステンレス鋼製の液体プリズムであり、これにバイトン(Viton)(登録商標)Oリングシール材と、試料をロードするためのルアーロック(Luer−Lok)(登録商標)接続具とが付いた直径12.7mm×厚さ2mmのCaFウィンドウ2つが含まれていた。クリーニングのためにセルを分解した。
それぞれの使用の前に、1ml容のBDガラス製注射器で、ルアーロック(Luer−Lok)(登録商標)接続具を用いてバートレル(Vertrel)(登録商標)XFでセルをフラッシュし、前の標本を洗い流した。次に、空気パッファバルブからの空気でプリズムセルを乾燥させた。次に、クリーニングのためにセルを分解した。CaFウィンドウとステンレス鋼製のセル本体とを、バートレル(Vertrel)(登録商標)XFの入った閉バイアルで超音波攪拌によって30〜60秒間クリーニングした。超音波浴からの取り出した後にバートレル(Vertrel)(登録商標)XFで湿らせた綿棒でCaFウィンドウを擦過し、続いてパッファバルブからの空気で乾燥させた。クリーニングボトルからセル本体を取り出した後、パッファバルブからの空気で乾燥させた。続いて、セルを組み立て直した。
窒素(窒素ドライボックス)中でのプリズムセルのローディング
テフロン(Teflon)(登録商標)プラグ(別、挿入せず)付きの清潔な組み立て済みのセルと、清潔な1ml容のBD注射器と、選択した試料材料とを、上述したようにシリーズ(Series)100プレキシグラス(Plexiglass)グローブボックスまたはネクサス(Nexus)モデル100043ドライボックスのいずれかに置いた。
上述した方法に従って、試料ボトルを開き、およそ1mlの試料をそこから移した(この流体は0.20ミクロンのPTFEフィルタで濾過済みである)。
窒素(窒素ドライボックス)中でのシリカゲルまたは3A乾燥試料のプリズムセルへのローディング
テフロン(Teflon)(登録商標)プラグ(別、挿入せず)付きの清潔な組み立て済みのセルと、清潔な1ml容のBD注射器と、試料ボトルの中に入ったままシリカゲルまたは3Aモレキュラーシーブ上で乾燥させておいた選択した試料とを、上述した方法で上述したドライボックスに置いた。
試料ボトルを開き、0.2マイクロメートルのPTFEルアーロック(Luer−Lok)(登録商標)フィルタ付きの清潔な15ml容のBD注射器に液体を注いだ。この注射器を使って、フィルタを通して液体を移した20ml容の清潔で乾燥したバイアルに移した。このようにして濾過した試料およそ1mlを上述したようにしてセルに移した。
最小偏角インデックス法
コンピュータ制御されてステッパモータ駆動式のΘ−2Θ入射角ステージを取り付けたベース(VASE)(登録商標)に等辺液体プリズムを装着した。図3に示すように試料ステージにプリズムを装着した。測定中は試料回転ステージと検出器アーム回転ステージとを別々に制御した。単色光分光器を用いて、標的波長λをVUVから近赤外線(NIR)の間で選択した。特定の波長と入射角で、想定される透過角度を含む角度の範囲を検出器アームで掃き、透過角度を正確に判断できるようにした。このプロセスを、入射角の範囲(想定最小偏角の角度を含む)について繰り返した。最小偏角の角度を求めたら、指数nmat(Θ)を式3から求めたが、ここでα=プリズム頂角、δ(λ)=測定した最小偏角の角度、nガス(λ)=N周囲のインデックスであり、ここでn窒素=1.0003である。
Figure 2008502154

公称温度32℃で、VUV−ベース(VASE)偏光解析装置をインデックス測定に利用した。公称温度22℃でDUV−ベース(VASE)偏光解析装置をインデックス測定に利用した。
Figure 2008502154
使用した機器
グローブバッグ、グローブボックス、ドライボックス中にて以下において後述する作業を実施した。グローブバッグは、フォールディングによって作製した粗いシール材が底に貼ってある、取り扱うために設けられたグローブ形の付属物のあるポリオレフィン製の袋であった。グローブボックスは、−PMMAボックスのシートを一緒にのり付けして製造したホームメイドの箱であった、通常のドライボックスグローブのあるボックスを取り付けた。ドライボックスは、高品質のシール材とポートとを持つ市販のボックスであった。窒素100ppmという高い酸素濃度にヘンリーの法則を適用しても、依然として10億分の1の溶存酸素だけが得られた。本願発明者らは、ここで用いた具体的なエンクロージャが結果の差を生んだという実験による証拠を何ら見ていないため、結果として、本願明細書ではいくつかの用語をある程度同義に用いている。
比較例1
上述した最小偏角法を利用して、導電率17.5メガオームの脱イオン水の屈折率を測定した。32℃での屈折率は193nmで1.433、248nmで1.377であった。22℃での屈折率は193nmで1.436、248nmで1.378であった。
実施例1:
A.上述した相対透過率法によれば受領時のままのシクロヘキサンの吸光度(フルカ(Fluka)カタログ番号28935、GCでの純度 99.5%、沸点80〜81℃)。193nmで4.78cm−1であることが分かった。
B.モレキュラーシーブ(3A)を空気下で350℃にて2時間乾燥させた。このように乾燥させたシーブ約10グラムを受領時のままのシクロヘキサン20mlと混合した。グローブボックス内でN下にてシーブを濾別後、このようにして処理したシクロヘキサンの吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、2.14cm−1であることが分かった。
C.シリカゲル(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号24,982−3、タイプ3、8メッシュ)を500℃で2時間、空気下で乾燥させた。このようにして乾燥させたシリカゲル約10mlを受領時のままのシクロヘキサン20mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したシクロヘキサンの吸光度を、193nmでの相対透過率法で測定したところ、0.14cm−1であることが分かった。
D.上述した最小偏角法で、シクロヘキサンの屈折率を求めた。22℃での屈折率は193nmで1.571、248nmで1.494であった。32℃での屈折率は、表2および図9に示すように193nmで1.56、248nmで1.48nmであった。
E.酸化アルミニウム(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号30,911−7、顆粒状、4〜8メッシュ)を、真空下にて500℃で2時間乾燥させた。この酸化アルミニウム約5mlを受領時のままのシクロヘキサンの15mlに加えた。濾別後、グローブボックスでN下で酸化アルミニウムが除去され、このようにして処理したシクロヘキサンの吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、0.35cm−1であることが分かった。
実施例2:シクロペンタン
A.上述した相対透過率法による、受領時のままのシクロペンタン(フルカ(Fluka)(カタログ番号29682、GCでの純度 99.0%、沸点50℃)は193nmで0.42cm−1であることが分かった。
B.実施例1で用意した乾燥モレキュラーシーブ(3A)約10gを、受領時のままのシクロペンタン20mlと混合した。グローブボックス内でN下にてシーブを濾過後、このようにして処理したシクロペンタンの吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、0.37cm−1であることが分かった。
C.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約10mlを、受領時のままのシクロペンタン20mlと組み合わせた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したシクロヘキサンの吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、0.30cm−1であることが分かった。
D.上述した最小偏角プリズム法で、シクロペンタンの屈折率を測定した。表2および図11に示すように、32℃での屈折率は248nmで1.46nmであった。
実施例3
193nmでの接触フォトリソグラフィを実施するために用いた装置を図5に示す。この装置は、193nmのラムダ−フィジック(フロリダ州Ft.ローダーデール(Lauderdale))オプテックス(Optex)ArFエキシマレーザ光源と、モデルD200のサイエンテック(Scientech)(5649 アラパホーアベニュー(Arapahoe Avenue)、ボールダー(Boulder)、コロラド(Colorado) 80303)レーザ電力計と、浸漬流体リザーバとからなり、いずれも、微量酸素分析器とモイスチャプローブ(VAC Industries)とを取り付けた窒素フラッシュしたネクサス(Nexus)ドライボックス(VACインダストリーズ(Industries)、カリフォルニア州ホーソーン(Hawthorne))に装着されている24インチ(61cm)×18インチ(46cm)の光学テーブル(ニューポートコーポレイテッド(Newport Corp.)、カリフォルニア州アービン(Irvine))に装着された。
図6Aに示すように本発明の選択したアルカン液体をリザーバに入れたものに試験体を1mmの深さまで沈めた。レーザ光線は、図4および図5に示すようにターゲット表面に向かって垂直方向下向きに進む前に、およそ12インチの距離を横切った。ターゲット表面は直径100mm×厚さ0.5mmのシリコンウェハをアルミニウムホルダに装着したものであった。試料アセンブリを水平方向に平行移動できるよう、レールにホルダを装着した。手作業で制御するシャッターを図示のように光線経路に置いた。図示のように、サイエンテック(Scientech)製の電力計を用いて、単位面積あたりの総曝露エネルギを測定した。一般に1cmあたり0.2ミリジュールである一貫したエネルギをモニタリングした後、試料ホルダを適所までスライドさせた。
クロム製のルアーロック(Luer−Lock)先端のあるガラス製皮下注射器(ポッパーアンドサンズインコーポレイテッド(Popper & Sons inc.)、ニューヨーク州ニューハイデパーク(New Hyde Park))を用いて浸漬流体を図6のリザーバに分注した。先端に取り付けたのは、0.2マイクロメートルのPTFE膜シリンジフィルター(ポールゲルマンラボラトリー(Pall Gelman Laboratory)、ミシガン州アナーバー(Ann Arbor))であった。
試料の調製
片面を研磨した、およそ2nm厚の自然酸化物層のある単結晶シリコンウェハ(ウェハネットインコーポレイテッド(Wafernet, Inc.)、カリフォルニア州サンノゼ(San Jose)、直径100mm×厚さ0.5mmを、以下の手順を用いて193nmでのフォトリソグラフィ用に作製した。YES−3ベーパープライムオーブン(Vapor−Prime Oven)(イールドエンジニアリングカンパニー(Yield Engineering Company)、カリフォルニア州サンノゼ(San Jose))で、フォトレジスト用の接着プロモーターとして用いられるヘキサメチルジシリザン(HMDS)(アーチケムインド(Arch Chem. Ind)、コネティカット州ノーウォーク(Norwalk))の層をシリコンウェハにコーティングした。
CEEモデル100CBスピナー(Spinner)/ホットプレート(Hotplate)(ブリュワーサイエンスインコーポレイテッド(Brewer Science Inc.)、ダービーイングランド(Derby England))を利用して、ウェハにフォトレジストポリマーをスピンコートした。フォトレジストは、以下の構造で表されるような、1)テトラフルオロエチレン(TFE)、2)ノルボルネンフルオロアルコール(NBFOH)、3)t−アクリル酸ブチル(t−BAc)のターポリマーであった。
Figure 2008502154
A.E.フェイリング(Feiring)ら、「Design of Very Transparent Fluoropolymer Resists for Semiconductor Manufacture at 157 nm」、Journal of Fluorine Chemistry、122、11〜16(2003)に記載されているようにして、パーオキシジカルボネート重合開始剤とヒドロフルオロカーボン溶媒とを用いるフリーラジカル溶液重合によってポリマーを調製した。フォトレジストポリマー組成物は、33%がTFE、43%がNBFOH、24%がt−BAであった。フォトレジスト組成用のスピニング溶液は、15重量パーセントのフォトレジストポリマーを2−ヘプタノン溶媒に溶解させてなるものであり、これにさらに光酸発生剤(PAG)として機能する2重量%のトリフェニルスルホニウムノナフレート(nonaflate)(TPS−Nf)が含まれ、さらにはコントラスト増強塩基性添加剤として機能する0.2重量%のテトラブチルアンモニウムラクテート(TBALac)が含まれていた。重量パーセントとは、スピニング溶媒の重量を含む全体の重量である。このレジスト組成とプロセシングの詳細については、M.K.クローフォード(Crawford)ら、「Single Layer Fluoropolymer Resists for 157 nm Photolithography at 157 nm exposure wavelength」、Advances in Resist Technology and Processing XVIII、SPIE第5039巻(2003)ならびに、A.E.フェイリング(Feiring)ら(前掲)を参照のこと。
このようにして調製したフォトレジスト溶液およそ1mlを、0.2マイクロメートルのポリテトラフルオロエチレンシリンジフィルターを介してHMDSベーパープライムコートしたウェハに分注し、2500rpmで60秒間、空気中にてウェハをスピンコートした後、レジストのポストアプライベーク(PAB)を150℃で60秒間行った。フォトレジストフィルムを目視検査し、フィルメトリクス(FilMetrics)製膜厚測定機(フィルメトリクスインコーポレイテッド(Filmetrics Inc.)、カリフォルニア州サンディエゴ(San Diego))を利用して各フィルムの厚さを測定した。
1mlのテフロン(Teflon)(商標)AFをフォトレジストコートしたウェハに分注し、2500rpmで1分間ウェハをスピンした。続いて、試料をVACドライボックスに移し、試料ホルダに入れた。
直径3mm×50メッシュ、横方向の周期性500マイクロメートル、光線曝露経路でウェハ全体にグリッドの端と端を合わせておくことで線幅100ミクロンであるSPI銅TEMグリッド(SPIインコーポレイテッド(Inc.)、ペンシルバニア州ウェストチェスター(West Chester))を利用して、接触マスクを形成した。0.2ミクロンのフィルタを用いて、直径100mmのトップコート/フォトレジスト/HMDSプライムシリコンウェハ全体に本発明のアルカン浸漬流体およそ20ミリリットルをガラス製注射器で分注して、このフォトレジストコートウェハを流体深さおよそ1mmまで浸漬させた。
光学テーブルに装着したスライドレールに沿ってウェハを1/2cmずつ曝露ゾーンに物理的に平行移動させることで、順次曝露を行い、これによって線量が増えていく1/2cmずつの縞模様を得た。曝露後、本発明のアルカン浸漬流体をピペットで取り、接触マスクを取り除いた。露光後のウェハをVACドライボックスから取り出し、CEEモデル100CBホットプレート(Hotplate)で、135℃で60秒間、空気中にて露光後ベークした。続いて、FC−75溶媒をウェハの頂面に分注した後、ウェハを2500rpmで60秒間、空気中にてスピンすることで、CEEモデル100CBスピナーでのスピンクリーニングでウェハからトップコートを取り除いた。このようにして露光したフォトレジストを、シプリー(Shipley)LDD−26W現像液(シプリーカンパニー(Shipley Company)、L.L.C.、マサチューセッツ州モールバラ(Marlborough))を利用して、空気中にて室温で現像液に60秒間浸漬させることで現像した。続いて、試料を脱イオン(D.I.)水に10から15秒間浸漬させ、水浴から取り出し、D.I.水スプレーですすぎ、窒素ガスで風乾させた。
この乾燥試料を目視と顕微鏡とで検査して、接触印刷線量(print dose)Eドライ(これは、浸漬液なしで像形成するのに必要な最小曝露エネルギを指す)を求め、かつ、接触印刷線量Eウェット(これは、特定の浸漬液の存在下で像形成するのに必要な最小曝露エネルギを指す)を判断した。
実施例3A
蒸気にて説明したようにして調製したフォトレジスト層は270nm厚であった。このフォトレジスト層に、上述したようなトップコートをコーティングした。トップコート溶液については、4.1重量%テフロン(Teflon)(商標)AF 1601をフルオリナート(FLUORINERT)(商標)FC−75と組み合わせて調製した。このようにして調製したトップコート層は70nm厚であった。光学的吸光度が4.78/cmである実施例1Bのシクロヘキサンを、受領したままの状態で浸漬液として用いた。Eが4mJ/cmであることが分かった。この線量で、図12に示すように銅TEMグリッドパターンがシリコンウェハにはっきりと転写された。
実施例3B
ここでは光学的吸光度が0.14/cmであることを特徴とする実施例1Cの精製シクロヘキサンを浸漬流体にしたこと以外は、実施例3Aの手順と同じようにした。フォトレジスト層は260nm厚であった。トップコート層は70nm厚であった。Eは1mJ/cmであることが分かった。この線量で、図13に示すように銅TEMグリッドパターンがシリコンウェハにはっきりと転写された。吸光度が97%まで落ち、Eは75%まで落ちた。
実施例3C
光学的吸光度が2.78/cmであることを特徴とする受領時のままのデカヒドロナフタレン、(デカリン)が浸漬流体であり、トップコートについては、ポリ(ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレン)とをそれぞれ重量比60:40で組み合わせたものを、フルオリナート(FLUORINERT)(商標)FC−75溶媒に入れた約5重量%溶液から上記のようにして調製したこと以外は、実施例3Aの手順と同じようにした。フォトレジスト層は260nm厚であった。トップコート層は100nm厚であった。Eは1.6mJ/cmであることが分かった。この線量で、図14に示すように銅TEMグリッドパターンがシリコンウェハにはっきりと転写された。
実施例3D
光学的吸光度が0.45cm−1であることを特徴とする、実施例5Bの手順で処理したデカヒドロナフタレン、(デカリン)が浸漬流体であること以外は、実施例3Cの手順と同じようにした。フォトレジスト層は260nm厚であった。トップコート層は100nm厚であった。Eは0.8mJ/cmであることが分かり、この線量で、図15に示すように銅TEMグリッドパターンがシリコンウェハにはっきりと転写された。吸光度が84%まで落ち、Eは50%まで落ちた。
比較例2
ここでは、浸漬流体を使用せず、トップコートも使用しなかったこと以外は、実施例3Aと同じ手順に従った。フォトレジスト層は246nm厚であった。Eは1.2mJ/cmであることが分かり、フォトレジストに明瞭な像を形成するのに必要とされた。ウェハに転写された銅TEMグリッドパターンを図16に示す。
実施例4
A.受領時のままのシクロオクタン(フルカ(Fluka)カタログ番号29598、GCでの純度≧99.5%、沸点150〜152℃)の吸光度を193nmでの上述した相対透過率法で測定したところ、1.84cm−1であることが分かった。
B.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約2mlを、受領時のままのシクロオクタン5mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したシクロオクタンの吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、1.13cm−1であることが分かった。
実施例5:
A.cis異性体とtrans異性体との混合物である、受領時のままのデカリン(フルカ(Fluka)カタログ番号30490、GCでの純度≧98%)の吸光度を、複数の経路長を用いて、相対透過率法で窒素下で測定した。受領時のままのデカリンは、193nmでの吸光度が2.78cm−1であることが分かった。
B.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約350mlを、受領時のままのデカリン500mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したデカリンの吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、0.17cm−1であることが分かった。
C.上述した最小偏角法で、デカリンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は、193nmで1.641であり、248nmで1.546であり、31℃での屈折率は、193nmで1.634、248nmで1.540であった。
実施例6:
A.受領時のままのcis−デカリン(フルカ(Fluka)カタログ番号30500、GCでの純度≧98%)の吸光度を、窒素下にて相対透過率法で求めた。193nmでの補正吸光度は>300cm−1であった。
B.シリカゲル粉末(フルカ(Fluka)、カタログ番号60738、粒度0.035〜0.070mm、220〜440メッシュASTM)を、空気下にて2時間、500℃で乾燥させた。cis−デカリン50mlを、このように乾燥させたシリカゲル粉末25mlを仕込んだ第1のカラムから溶出させた後、シリカゲル粉末15mlを仕込んだ第2のカラムから溶出させた。このように処理したcis−デカリンの吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、0.75cm−1であることが分かった。
C.上述した最小偏角法で、cis−デカリンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は、193nmで1.656、248nmで1.560であり、30℃での屈折率は、193nmで1.649、248nmで1.555であった。
実施例7:
A.ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計を用いて、実施例6の手順に従って、受領時のままのtrans−デカリン(フルカ(Fluka)カタログ番号30510、GCでの純度≧98%)の吸光度を求めた。193nmでの補正吸光度は8.23cm−1であった。
B.実施例6の乾燥シリカゲル粉末12mLを仕込んだカラムからtrans−デカリン25mLを溶出させた。その吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、0.46cm−1であった。
C.上述した最小偏角法で、trans−デカリンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は193nmで1.643、248nmで1.548であった。31℃での屈折率は193nmで1.636であった。
実施例8:
A.受領時のままの1,1’−ビシクロヘキシル(フルカ(Fluka)カタログ番号14356、GCでの純度 99.0%)の吸光度を、本願明細書に記載の193nmでの相対透過率法で測定したところ、31.40cm−1であることが分かった。
B.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約10mlを、受領時のままのビシクロヘキシル20mlと組み合わせた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、吸光度を193nmでの相対透過率法で測定したところ、0.31cm−1であることが分かった。
実施例9:
A.400ml容のオートクレーブに、エンドおよびエキソ5−ビニル−2−ノルボルネン(アルドリッチ(Aldrich)14,867−9、95%)と、メタノール(バーディックアンドジャクソン(Burdick & Jackson)、HPLCグレード)150mlと、パラジウム活性炭(1g、アルファ(Alfa)製品粉末、Pd10%を含有)との混合物100gを室温で仕込んだ。オートクレーブを閉じて密封した後、50psigの水素圧力下で室温にて1時間振盪した。さらに時間をかけて室温にて水素圧を徐々に200psigまで高めた後、100℃で400psigに2時間、150℃で620psigに1時間維持した。室温まで冷ました後、反応混合物を濾過して触媒を除去した。濾液を二層に分けた。底層を単離し、水の50mlのアリコート2つで洗浄し、顆粒状の無水NaSO(EM Science)で乾燥させた。NaSOの除去後、液体生成物79gが得られ、これを本願明細書では生成物Aとした。二層の反応濾液の最上層を水500mlと混合することで、再度二層の液体を形成した。このようにして生成した最上層を単離し、水の20mlのアリコート2つで洗浄し、NaSOで乾燥させた。NaSOの除去後、液体生成物19gが得られ、これを本願明細書では生成物Bとした。生成物Aと生成物Bのいずれも、99%を超える2−エチルノルボルナンからなることが明らかになった。合計収率は96%であった。生成物Aと生成物Bのどちらにも、微量のオレフィン汚染が認められた。両方の試料を臭素(0.12g、アルドリッチ(Aldrich)、リアジェントプラス(reagentplus)グレード))で室温にて一晩処理した。NaHSO(aq.)と水で洗浄して余分な臭素を取り除いた。NaSOで乾燥させた後、試料同士を合わせ、減圧状態で蒸留した。留出物の中心画分(沸点106℃/185mmHg)は193nmでの吸光度が61.4cm−1であった。この画分を清潔なボトル(テフロン(Teflon)を引いたクロージャのあるVWR、VWR(登録商標)トレースクリーン(TraceClean)(商標)ボトル)に移し、窒素でパージした。このボトルに、ドライボックスにて実施例1で得られたような活性シリカゲル(液体容量の約1/3)を加えた。ボトルを閉じ、約30秒間振盪した後、室温にて数日間放置した。この液体をアクロディスク(Acrodisc)(登録商標)CRの25mmシリンジフィルターに200nmのPTFE膜(Pall Life Science)を付けたもので濾過した。濾過した液体の吸光度は193nmで1.83cm−1であった。このような処理の2回目を行った後、193nmでの流体の吸光度は0.98cm−1であった。
B.2−エチルノルボルナンの他のバッチを、実施例9−Aのようにしてシリカゲルで3回処理した。このようにして得られる吸光度は、193nmで0.81cm−1であった。上述した最小偏角法で、このようにして処理した2−エチルノルボルナンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は193nmで1.613であった。31℃での屈折率は193nmで1.607、248nmで1.525であった。
実施例10:
A.上述した相対透過率法によって、受領時のままのn−オクチルシクロヘキサン(TCI−EPカタログ番号00138、98+%)の吸光度を試験したところ、193nmで2.24cm−1であることが分かった。
B.シリカゲル(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号24,982−3、タイプ3、8メッシュ)を、空気下にて500℃で2時間乾燥させた。活性炭(カルゴンカーボンコーポレーション(Calgon Carbon Corporation)、タイプCPG LF 12X40)を、窒素下にて200℃で2時間乾燥させた。このようにして乾燥させたシリカゲル約4mlと、このようにして乾燥させた活性炭3mlとを、グローブバッグでNにてVWRトレースクリーン(TraceClean)(商標)ボトルに受領時のままのn−オクチルシクロヘキサン15mlを入れたものに加えた。n−オクチルシルコ(cylco)ヘキサンと、活性炭と、シリカゲルとの混合物を、密封したVWR(商標)トレースクリーン(TraceClean)(商標)バイアルに入れて室温で6日間放置した。このバイアルを窒素グローブボックスに移した。n−オクチルシクロヘキサン数mlを、シリカおよび炭素から、0.45ミクロンのルアーロック(Luer−Lok)(商標)PTFEフィルタ付きの15ml容のBD注射器に注いだ。濾液を清潔なVWRトレースクリーン(TraceClean)(商標)バイアルに回収した。このようにして得られた濾液約0.5mlを、清潔な1ml容のBDガラス製注射器を用いてハリック(Harrick)セルに移した。このようにして処理したn−オクチルシクロヘキサンの吸光度を上述した相対透過率法で測定したところ、193nmで1.78cm−1であることが分かった。
C.シリカゲル(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号24,982−3、タイプ3、8メッシュ)を500℃で2時間、空気下にて乾燥させた。このシリカ約2mlを、VWRトレースクリーン(TraceClean)(商標)バイアルでグローブバッグにて窒素の雰囲気下で、受領時のままのn−オクチルシクロヘキサン5mlに加えた。バイアルをグローブバッグから取り出し、振盪して、実験室で一晩放置した。翌朝、バイアルをグローブバッグに戻し、0.45μのガラスマイクロファイバシリンジフィルター(ワットマン(Whatman)(登録商標)オートバイアル(Autovial)(登録商標)番号AV125UGMF)を用いてシリカを濾別し、濾液を新鮮なVWRトレースクリーン(TraceClean)(商標)バイアルに回収した。このバイアルを他の実験室まで持っていき、新しい窒素グローブバッグに入れ、石英ウィンドウのある0.5cmキュベットに移した。ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計を用いて、実施例4の手順に従って、n−オクチルシクロヘキサンの吸光度を測定した。193nmでの補正吸光度は2.0であった。
実施例11:デカン
A.受領時のままのデカン(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号45,711−6、無水、99+%、シュア(Sure)/シール材(商標)ボトルに窒素下で封入)の吸光度を、上述したVUV ベース(Vase)吸光度測定法に従って窒素下で求めたところ、193nmで3.43cm−1であることが分かった。
B.シリカゲル(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号24,982−3、タイプ3、8メッシュ)を500℃で2時間、空気下にて乾燥させた。このシリカゲル約28mlを、窒素グローブバッグにて受領時のままのデカン40mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したデカンの吸光度を、上述した方法でVUV ベース(Vase)吸光度を用いて193nmで求めたところ、0.54cm−1であることが分かった。
C.上述した最小偏角法で、デカンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は193nmで1.549、248nmで1.476であった。
D.ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計を用いて、実施例4の手順に従って、1cmのキュベットを使って受領時のままのデカンの試料10mlの吸光度を測定した。193nmでの補正吸光度は3.12cm−1であった。
E.実施例1で説明したようにして乾燥させたシリカ約1mlを、グローブバッグにて窒素の雰囲気下で、受領時のままのn−デカン10mlと合わせた。グローブバッグで窒素下にて0.45μのガラスマイクロファイバシリンジフィルター(ワットマン(Whatman)(登録商標)オートバイアル(Autovial)(登録商標)番号AV125UGMF)を用いて、シリカを濾別した。このようにして処理したデカンの吸光度を、ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計を用いて、実施例4の手順に従って、1cmのキュベットを使って測定した。193nmでの補正吸光度は0.67cm−1であった。
F.乾燥シリカゲル約3mlを用いたこと以外は11Dの方法に従った。193nmでの補正吸光度は0.61cm−1であった。
G.乾燥シリカゲル約5mlを用いたこと以外は11Dの方法に従った。193nmでの補正吸光度は0.46.cm−1であった。
H.乾燥シリカゲル約7mlを用いたこと以外は11Dの方法に従った。193nmでの補正吸光度は0.29cm−1であった。
I.乾燥シリカゲル約9mlを用いたこと以外は11Dの方法に従った。193nmでの補正吸光度は0.29cm−1であった。
実施例12:
A.受領時のままのドデカン(フルカ(Fluka)カタログ番号44010、GCでの純度>99.8%)の吸光度を上述した相対透過率法で測定したところ、193nmで0.70cm−1であることが分かった。
B.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約2mlを、受領時のままのドデカン5mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したドデカンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.22cm−1であることが分かった。
C.上述した最小偏角法で、ドデカンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は193nmで1.564、248nmで1.489であった。30℃での屈折率は、193nmで1.558、248nmで1.484であった。
実施例13:
A.受領時のままのヘキサデカン(フルカ(Fluka)カタログ番号52209、GCでの純度≧99.8%)の試料5mlの吸光度を上述した相対透過率法で測定したところ、193nmで6.15cm−1であることが分かった。
B.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約15mlを受領時のままのヘキサデカン20mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したヘキサデカンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.72cm−1であることが分かった。
C.上述した最小偏角法で、ヘキサデカンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は193nmで1.581、248nmで1.504であった。32℃での屈折率は、193nmで1.573であった。
実施例14:
A.受領時のままのテトラデカン(フルカ(Fluka)カタログ番号87139、GCでの純度>99.5%)の吸光度を上述した相対透過率法で求めたところ、193nmで2.06cm−1であることが分かった。
B.受領時のままのテトラデカンの試料5mlを実施例1で得られたような乾燥シリカゲル2mlの入った新鮮な試料バイアルに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したテトラデカンの吸光度を上述した相対透過率法で測定したところ、193nmで1.00cm−1であることが分かった。
実施例15:
A.受領時のままの2−メチルペンタン(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号M6,580−7、純度99+%、沸点62℃)の吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで43.33cm−1であることが分かった。
B.グローブバッグにてN下で、実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約12mlを、受領時のままの2−メチルペンタン25mlと合わせた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理した2−メチルペンタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.16cm−1であることが分かった。
C.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約8mlと、500℃で2時間、空気下にて乾燥させておいた3Aモレキュラーシーブ(EMDカタログ番号MX1583D−1、8〜12メッシュのビーズ)4mlとを、グローブバッグにてN下で、受領時のままの2−メチルペンタン25mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理した2−メチルペンタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.21cm−1であることが分かった。
D.実施例1で得られたような乾燥シリカゲルと、実施例13Cの乾燥モレキュラーシーブ各4mlと、窒素下にて200℃で2時間乾燥させておいた活性炭(カルゴンカーボンコーポレーション(Calgon Carbon Corporation)、タイプCPG LF 12X40)4mlとを、グローブバッグにてN下で、受領時のままの2−メチルペンタン25mlに加えた。シリカゲル、モレキュラーシーブ、炭素を、グローブボックスにてN下で濾別した後、このようにして処理した2−メチルペンタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.05cm−1であることが分かった。
上述した最小偏角法で、2−メチルペンタンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は、193nmで1.495、248nmで1.429であった。
E.ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5分光計を用いて、実施例13Bとまったく同じようにして処理した標本の吸光度を測定したところ、0.724cm−1であることが分かった。
実施例16:3−メチルペンタン
A.受領時のままの3−メチルペンタン(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号M6,600−5、99+%)の吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで43.33cm−1であることが分かった。
B.シリカゲル8mlと実施例13Dの炭素7mlとを、グローブバッグにてN下で、受領時のままの3−メチルペンタン30mlに加えた。シリカゲルと炭素とをグローブボックスにてN下で濾別後、このようにして処理した3−メチルペンタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.44cm−1であることが分かった。
実施例17:2,3−ジメチルブタン
A.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約2mlを、グローブバッグにて窒素の雰囲気下で、2,3−ジメチルブタン(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号D15,160−2、98+%)5mlと合わせた。グローブバッグにて窒素下で、0.45μのガラス製マイクロファイバシリンジフィルター(ワットマン(Whatman)(登録商標)オートバイアル(Autovial)(登録商標)番号AV125UGMF)を用いて、シリカを濾別した。ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計を利用して、2,3−ジメチルブタンの吸光度を測定した。193nmでの補正吸光度は1.85cm−1であった。
B.上述した相対透過率法で、受領時のままの状態で2,3−ジメチルブタンの吸光度を求めたところ、193nmで6.58cm−1であることが分かった。
C.シリカゲル8mlと実施例13Dの炭素7mlとを、グローブバッグにてN下で、受領時のままの2,3−ジメチルブタン30mlに加えた。シリカゲルと炭素とをグローブボックスにてN下で濾別後、このようにして処理した2,3−ジメチルブタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.65cm−1であることが分かった。
実施例18:
A.受領時のままの2,2−ジメチルブタン(フルカ(Fluka)カタログ番号39740、GCでの純度>99%)の吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで2.15cm−1であることが分かった。
B.実施例13Dのようにして乾燥させたシリカゲルと3Aモレキュラーシーブ各約5mlを、受領時のままの2,2−ジメチルブタン20mlに加えた。シリカゲルとシーブをグローブボックスにてN下で濾別後、このようにして処理した2,2−ジメチルブタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.46cm−1であることが分かった。
C.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約10mlを受領時のままの2,2−ジメチルブタン20mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理した2,2−ジメチルブタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.33cm−1であることが分かった。
D.乾燥シリカと実施例13Dのようにして調製した炭素各約5mlを、グローブバッグにてN下で、受領時のままの2,2−ジメチルブタン20mlに加えた。シリカゲルと炭素をグローブボックスにてN下で濾別後、このようにして処理した2,2−ジメチルブタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.23cm−1であることが分かった。
上述した最小偏角法で、2,2−ジメチルブタンの屈折率を測定した。30℃での屈折率は、193nmで1.481、248nmで1.415であった。これは、193nmの光での有効リソグラフィ波長130.6nmに相当し、248nmの光の場合は175.3nmに相当する。
E.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約2mlを、グローブバッグにて窒素の雰囲気下で、受領時のままのn−2,2−ジメチルブタン5mlに加えた。グローブバッグにて窒素下で、0.45μのガラス製マイクロファイバシリンジフィルター(ワットマン(Whatman)(登録商標)オートバイアル(Autovial)(登録商標)#AV125UGMF)を用いて、シリカを濾別した。ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計を利用して、2,2−ジメチルブタンの吸光度を測定した。193nmでの補正吸光度は0.424であった。
実施例19:
A.受領時のままのシクロオクタン(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号C10、940−1、純度>99+%)の吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで>100cm−1であることが分かった。
B.シリカゲル粉末(フルカ(Fluka)、カタログ番号60738、粒度0.035〜0.070mm、220〜440メッシュASTM)を、500℃で空気下にて2時間乾燥させた。上記にて乾燥させたシリカゲル粉末50mLを仕込んだカラムからシクロオクタン100mLを溶出させた後、新たに乾燥させたシリカゲル粉末30mLを仕込んだ第2のカラムを通した。その吸光度/cmを相対透過率法で測定したところ、193nmで0.47cm−1であることが分かった。
上述した最小偏角法で、シクロオクタンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は、193nmで1.615、248nmで1.532であった。30℃では、屈折率は193nmで1.606、248nmで1.525であった。
実施例20:
A.受領時のままのデカン(フルカ(Fluka)カタログ番号30540、GCでの純度 99.8%)の吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで6.01であることが分かった。
B.実施例1で得られたような乾燥シリカゲル約5mlを、窒素グローブバッグにて受領時のままのデカン10mlと合わせた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したデカンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.56cm−1であることが分かった。
実施例21:シクロヘプタン
A.フルカ(Fluka)からシクロヘプタン(カタログ番号28810、GCでの純度>97%)、沸点116〜118℃を購入した。ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計を利用して、シクロヘプタン(cyclohpetane)の吸光度を測定した。石英ウィンドウがある空の100umのキュベットを両方の光線に挿入したところ、185から350nmで0基線が生成された。試料光線キュベットをケーリー(Cary)5分光計から取り出し、窒素充填グローブバッグにてシクロヘプタン(cyclohpetane)を仕込んだ。キュベットをケーリー(Cary)5分光計に戻し、185から350nmの吸光度を測定した。193nmで測定した吸光度に、350nmでの0基線からの偏差すなわちデカンに吸収が認められない部分を加えて最終的な補正とした。193nmでの補正吸光度は>390cm−1であった。
B.シリカゲル粉末(フルカ(Fluka)、カタログ番号60738、粒度0.035〜0.070mm、220〜440メッシュASTM)を、500℃で空気下にて乾燥させた。上記にて乾燥させたシリカゲル粉末50mLを仕込んだカラムからシクロペンタン100mLを溶出させた。その吸光度は193nmで49.89cm−1であった。
C.第2のシリカゲルカラムからの溶出後、ケーリー(Cary)5分光計を、用いて測定したシクロヘプタンの吸光度は193nmで0.95cm−1であることが分かった。
D.シリカゲル(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号24,982−3、タイプ3、8メッシュ)を500℃で2時間、空気下にて乾燥させた。このシリカゲル約7.5mlを上記のシクロヘプタン10mlに加えた。グローブボックスでN下にてシリカゲルを濾別後、このようにして処理したシクロヘプタンの吸光度を相対透過率法で測定したところ、193nmで0.75cm−1であることが分かった。
上述した最小偏角法で、シクロヘプタンの屈折率を測定した。22℃での屈折率は、193nmで1.598、248nmで1.517であった。30℃での屈折率は、193nmで1.591、248nmで1.511であった。
実施例22:
プレート(Plate)ら、Zhurnal Obshchei Khimii、30、3945〜53、1960により説明されているように、文献に記載の手順で、オクタヒドロインデンを調製した。オクタヒドロインデン(20g)と濃硫酸(15g)とを室温で2日間攪拌した。反応混合物の最上層を単離し、NaHCO3(aq.)、水、NaCl(sat.)で洗浄し、NaSOで乾燥させた後、蒸留したところ、液体(14.2g、沸点35℃/2mmHg)が得られた。この液体を、ドライボックスにてVWRトレースクリーン(TraceClean)(商標)ボトルに容量で約1/3ほどシリカゲルを入れたものに加えた。[シリカゲル(アルドリッチ(Aldrich)カタログ番号24,982−3、タイプ3、8メッシュ)を500℃で2時間、真空下にて乾燥させた。]ボトルを閉じ、約30秒間振盪した後、室温にて数日間放置した。液体をアクロディスク(Acrodisc)(登録商標)CRの25mmシリンジフィルターに200nmのPTFE膜(ポールライフサイエンス(Pall Life Science))を付けたもので濾過した。濾過後の液体の吸光度を上述した相対透過率法で測定したところ、193nmで0.89cm−1であることが分かった。
実施例23:
ディキシーケミカルカンパニーインコーポレイテッド(Dixie Chemical Company、Inc.)、テキサス州ヒューストン(Houston)から、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエンの54ガロン容のドラムを購入した。小さな試料を窒素下でVWRトレースクリーン(TraceClean)(商標)ボトルに移した。その透明度を、ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計を利用して測定したところ、193nmで16cm−1であることが分かった。
直径1インチ、高さ12インチ、窒素の陽圧で保護された約200mlのガラスバルブが上にあり、すべてテフロン(Teflon)(商標)のグリースフリーの接続具が取り付けられた、ガラス製のクロマトグラフィカラムを、外径1/8インチのテフロン(Teflon)(商標)管材で窒素グローブバッグに接続した。ガラスウールの小さなパッドをバートレル(Vertrel)(商標)XF溶媒ですすぎ、窒素下で乾燥させた後、後から底の部分で栓が詰まるこがないようにガラス製クロマトグラフィカラムの底の充填に利用した。
ICNアルミナN Akt.1、カタログ番号02084を約80ml、ハステロイ(Hastelloy)チューブにて500℃で空気流下にて2時間加熱した。空気流を止め、チューブを封止し、ほぼ室温まで冷ました。続いて、カラムを底からゆっくりと窒素でパージしながら、クロマトグラフィカラムにアルミナを加えた。
ディキシーケミカル(Dixie Chemical)のexo−テトラヒドロジシクロペンタジエン約240mlを、アルミナの入ったクロマトグラフィカラムに加えた。このカラムを、カラムの底からアルミナとexo−テトラヒドロジシクロペンタジエンとを介して少しずつ流れるゆっくりとしたN流で約1時間半パージした。
窒素パージの終了時、テフロン(Teflon)(商標)管を通してexo−テトラヒドロジシクロペンタジエンを数時間かけてカラムからゆっくりと溶出させ、窒素充填グローブバッグにてヒートガンで乾燥させたVWRトレースクリーン(TraceClean)(商標)バイアルに直接送った。各々が容量約20mlの連続したカットを得た。続いて、窒素下で、1cmのキュベットを用いて、ヴァリアンケーリー(Varian Cary)5UV/vis/NIRデュアルビーム分光計にて各カットの吸光度を測定した。吸収の結果を以下の表にまとめておく。
Figure 2008502154
上述した最小偏角法で、同様に調製したexo−テトラヒドロジシクロペンタジエン試料の屈折率を求めたところ、23℃で1.660、32℃で1.655であったが、これは相対透過率法で測定した193nmでの吸光度/cmが0.42/cmであった。
実施例24
推定解像度2ppmのオーシャンオプティクスフォキシプローブ(Ocean Optics FOXY Probe)を液体シクロヘキサン試料の表面よりも下に浸漬させて、溶存酸素濃度を測定した。相対透過率法で193nmでの光学的吸光度を測定し、VUV−ベース(Vase) 分光計で2つの異なるへリック(Herrick)セル厚で測定した吸光度(1.45mmおよび6.0mm)を平均した。
窒素下でシリカゲル上で保管してあった、事前に精製したシクロヘキサン約100ミリリットルを、0.2μmのテフロン(Teflon)(商標)フィルタを介して、窒素ドライボックスにて125mlのイーグルピッチャー(EaglePicher)ボトルに注射器で供給した。125mlのイーグルピッチャー(EaglePicher)ボトルの中には、ケイ素/テフロン(Teflon)(商標)のセプタムキャップとテフロン(Teflon)(商標)をコーティングした攪拌棒があった。このようにして調製されるシクロヘキサン濾液は溶存酸素濃度が1.1ppmwであることが分かった。光学的吸光度は0.12cm−1であった。
セプタムキャップを取り除き、ボトルの内容物を攪拌しながら15分間空気に曝露した。空気をボトルの中に残したまま再びボトルにセプタムでキャップをした。翌朝、空気で飽和したシクロヘキサンの溶存酸素濃度は86ppmwであり、光学的吸光度は1.88cm−1であることが分かった。
シクロヘキサンの表面よりも低い位置にセプタムキャップを介して注射器の針で窒素ガス線を導入した。1分あたり0.04リットルの速度で210秒間、シクロヘキサンの中で窒素の気泡を形成し、セプタムキャップを貫通している2本目の注射器の針から余分な窒素を抜いた。このようにしてスパージしたシクロヘキサンの溶存酸素濃度は24.1ppmwであり、光学的吸光度は0.59/cmであった。
シクロヘキサンを窒素で240秒間2回スパージした。この2回目のスパージの後、2回スパージしたシクロヘキサンの溶存酸素濃度は8.0ppmw、光学的吸光度は0.20/cmであった。
3回目、シクロヘキサン(cycloheane)を38分間スパージした。この3回目のスパージの後、シクロヘキサンの溶存酸素濃度は0ppmw(すなわち約2ppmの推定検出可能限界未満)、光学的吸光度は0.27/cmであった。
Figure 2008502154
上記の表におけるデータから、シクロヘキサンに溶解した酸素の各ppmが193nmでシクロヘキサンの実測吸光度を約0.02単位大きくするのではないかと考えられる。よって、溶存酸素量≦1ppmでの影響は、本願発明者らのA/cm測定の精度(±0.02)と許容可能な程度に透明な流体で言われている限界(A/cmが<1、好ましくは<0.1)の両方の観点でほとんどないくらいに小さい。ヘンリーの法則によれば、シクロヘキサン試料では窒素に大量の酸素(>2300ppm)が取り込まれてシクロヘキサンの溶存酸素量が1ppmwを超えることになる。本願発明者らのパッキングで、シクロヘキサンより上の気体中の酸素<2300ppmのレベルが容易に達成され、維持される。
では、所望の酸素レベルを<2300ppmに設定するのはなぜであろうか。長い間にシクロヘキサンOなどの炭化水素が酸化して、本願発明者らの吸光度の仕様を維持するには<1ppmで存在しなければならない強力な193nm発色団が生成される。本願発明者らは、自らのパッケージングで流体を無制限に保護したいのである。本願発明者らのパッキング方法は、グローブボックスまたはシリンダー窒素の酸素レベルの特徴すなわち、シクロヘキサンよりも上の窒素相中に酸素が約2〜5ppmである状態を達成して維持するように設計されている。ヘンリーの法則によれば、5ppmの酸素を含有する窒素がシクロヘキサンよりも上にあると、シクロヘキサンの溶存酸素濃度が約0.2ppb(十億分の一)になる。シクロヘキサンで0.2ppbまたはそれ未満の溶存酸素量を維持することで、溶解しているOがシクロヘキサンと反応して、時間がたつうちには193nmで測定可能な度合いでA/cmに影響してくる危険性を効果的に排除することができる(窒素の容量がシクロヘキサンの容量を大幅に超えることがない容器であると仮定する)。
環状スペーサと、ウィンドウと、関連の部品とを示している、ハリック(Harrick)製DLC液体標本用セルの概略図である。 プリズムセルを利用して液体の屈折率を判断するための最小偏角法の原理を示す。 ベース(VASE)(登録商標)分光光度計に用いられるホルダに装着されたインデックスセルを示す。 液浸接触リソグラフィ用の機器について説明する図である。 液浸接触リソグラフィ用の光学装置について説明する図である。 液浸接触リソグラフィ用のウェハ曝露ステージを示す。 a)受領時のままの試料とb)シリカゲルで処理した試料のデカンの吸光度(単位はセンチメートルの逆数)対波長ラムダ(l)(単位はナノメートル)を示す。 a)受領時のままの試料、b)3Aモレキュラーシーブで処理した試料(点線および破線)、c)シリカゲルで処理した試料のシクロヘキサンの吸光度(単位はセンチメートルの逆数)対波長ラムダ(単位はナノメートル)を示す。 シクロヘキサンの絶対単位での屈折率対波長ラムダ(単位はナノメートル)を示す。 a)受領時のままの試料、b)3Aモレキュラーシーブで処理した試料(点線および破線)、c)シリカゲルで処理した試料(実線)のシクロペンタンの吸光度(単位はセンチメートルの逆数)対波長ラムダ(単位はナノメートル)を示す。 シクロペンタンの絶対単位での屈折率対波長ラムダ(単位はナノメートル)を示す。 受領時のままのシクロヘキサンを浸漬液として用いて得たフォトレジスト像の写真を示す。 本発明の低吸光度シクロヘキサンを浸漬流体として用いて得たフォトレジスト像の写真を示す。 受領時のままのデカヒドロナフタレンを浸漬流体として用いて得たフォトレジスト像の写真を示す。 本発明のデカヒドロナフタレンを浸漬流体として用いて得たフォトレジスト像の写真を示す。 浸漬流体を使用せずに得たフォトレジスト像の写真を示す。 本発明を実施する上で適した再利用系の一実施形態を示す。

Claims (44)

  1. 酸素濃度が2ppm未満であり、波長193nmでの吸光度が1cm−1またはそれ未満である液体アルカンより本質的になる組成物。
  2. 液体アルカンが、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、n−デカン、デカヒドロナフタレンラセミ酸塩、cis−デカヒドロナフタレン、trans−デカヒドロナフタレン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエン、1,1’−ビシクロヘキシル、2−エチルノルボルナン、n−ドデカン、n−テトラデカン,n−ヘキサデカン、2−メチル−ペンタン、3−メチルペンタン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、オクタヒドロインデンおよびこれらの混合物から選択される請求項1に記載の組成物。
  3. 液体アルカンが1.6〜1.7の屈折率を有する請求項1に記載の組成物。
  4. 液体アルカンが、デカヒドロナフタレンラセミ酸塩、cis−デカヒドロナフタレンおよびtrans−デカヒドロナフタレン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエンおよび1,1’−ビシクロヘキシルから選択される、請求項3に記載の組成物。
  5. 吸光度が0.01から1cm−1の範囲にある請求項1に記載の組成物。
  6. 吸光度が0.01から0.5cm−1の範囲にある請求項5に記載の組成物。
  7. 約170nmから約260nmの波長を有するUV光線を放出する光源を提供し、ターゲット表面を提供し、ターゲット表面の少なくとも一部を、光源から経路に沿って誘導されるUV光線で照光し、経路の少なくとも一部に液体アルカンを配置することを含んでなり、液体アルカンが、非環式アルカン、環状アルカン、分岐アルカン、非分岐アルカンおよびこれらの混合物のうちの1つもしくはそれ以上のアルカンより本質的になる、方法。
  8. アルカンが、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカン、デカヒドロナフタレンラセミ酸塩、cis−デカヒドロナフタレン、trans−デカヒドロナフタレン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエン、1,1’−ビシクロヘキシル、2−エチルノルボルナン、n−オクチル−シクロヘキサン、ドデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、2−メチル−ペンタン、3−メチルペンタン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、オクタヒドロインデンおよびこれらの混合物よりなる群から選択される請求項7に記載の方法。
  9. アルカンが、2,3−ジメチルブタンラセミ酸塩である請求項8に記載の方法。
  10. 193nmでの液体の吸光度が1cm−1未満である請求項7に記載の方法。
  11. 吸光度が0.01〜1cm−1の範囲である請求項10に記載の方法。
  12. 吸光度が0.01〜0.5cm−1の範囲である請求項10に記載の方法。
  13. 液体アルカンの屈折率が波長範囲内で1.6〜1.7の範囲である請求項7に記載の方法。
  14. 光源が193nmの光を放出するレーザである請求項7に記載の方法。
  15. 光源が248nmの光を放出するレーザである請求項7に記載の方法。
  16. ターゲット表面がフォトレジストポリマーを含んでなる請求項7に記載の方法。
  17. ターゲット表面が、トップコートポリマーをさらに含んでなる請求項16に記載の方法。
  18. 表面を液体アルカンに浸漬させる請求項7に記載の方法。
  19. 光源が193nmの光を放出するレーザであり、表面がフォトレジストポリマーを含んでなり、表面が液体に浸漬され、表面を照光している光が表面の像様露光を発生させるものである請求項7または請求項13に記載の方法。
  20. 光源が248nmの光を放出するレーザであり、表面がフォトレジストポリマーを含んでなり、表面が液体に浸漬され、表面を照光している光が表面の像様露光を発生させるものである請求項7または請求項13に記載の方法。
  21. アルカン液体から汚染物を抽出することをさらに含んでなる請求項7に記載の方法。
  22. 抽出することが、液体を吸着剤と接触させることを含んでなる請求項21に記載の方法。
  23. 吸着剤が、シリカゲル、炭素、モレキュラーシーブ、アルミナおよびこれらの混合物よりなる群から選択される請求項22に記載の方法。
  24. 抽出後の液体を酸素を最小限におさえた雰囲気中にて取り扱い、維持することをさらに含んでなる請求項21に記載の方法。
  25. 液体を吸着剤と接触させる前に、グリースのない蒸留装置で分留することをさらに含んでなる請求項22に記載の方法。
  26. 1つもしくはそれ以上の吸着剤床と酸素を最小限におさえた雰囲気とを含んでなる閉ループ液体再利用精製系にて再利用させることで、光への曝露後に液体を再生することをさらに含んでなる請求項7に記載の方法。
  27. 波長範囲170nmから260nmの光を放出する光源と、表面であって、光源の起動時に当該表面の少なくとも一部が、放出光による光源から放出される光で照光されるように配置された表面と、表面を照光している放出光の少なくとも一部が液体アルカンを介して伝達されるように光源と表面との間に配置された液体アルカンと、を含んでなる装置。
  28. 液体アルカンの193nmでの吸光度が1cm−1未満である請求項27に記載の装置。
  29. 吸光度が0.01から1cm−1の範囲にある請求項27に記載の装置。
  30. 吸光度が0.01から0.5cm−1の範囲にある請求項29に記載の装置。
  31. 液体の屈折率が波長範囲170nmから260nmで1.6〜1.7の範囲にある請求項27に記載の装置。
  32. 光源が、193nmの光を放出するレーザである請求項27に記載の装置。
  33. 光源が248nmの光を放出するレーザである請求項27に記載の装置。
  34. 表面がフォトレジストポリマーを含んでなる請求項27に記載の装置。
  35. 表面がトップコートポリマーをさらに含んでなる請求項34に記載の装置。
  36. ターゲット表面が液体アルカンに浸漬される請求項27に記載の装置。
  37. 光源が193nmの光を放出するレーザであり、表面がフォトレジストポリマーを含んでなり、表面が液体に浸漬され、装置が表面の像様露光を達成するための手段を有する請求項27または請求項31に記載の装置。
  38. 光源が248nmの光を放出するレーザであり、表面がフォトレジストポリマーを含んでなり、表面が液体に浸漬され、装置が表面の像様露光を達成するための手段を有する請求項27または請求項31に記載の装置。
  39. トップコートが、フッ素化溶媒に可溶な非晶質フッ素化ポリマーより本質的になる請求項35に記載の装置。
  40. 非晶質フッ素化ポリマーが、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロジメチルジオキソール、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフルオロブテニルビニルエーテルおよびパーフルオロプロピルビニルエーテルから選択される2つまたはそれ以上のモノマーから調製されるコポリマーを含んでなるか、ポリマーが、パーフルオロブテニルビニルエーテルのホモポリマーである請求項39に記載の装置。
  41. コポリマーが、テトラフルオロエチレン由来のモノマー単位と、パーフルオロジメチルジオキソール由来のモノマー単位30から90モル%とを含んでなる請求項40に記載の装置。
  42. 酸素を最小限におさえた雰囲気をさらに含んでなる請求項27に記載の装置。
  43. 1つもしくはそれ以上の吸着剤床と不活性ガス雰囲気とを含んでなる閉ループ液体再利用精製系をさらに含んでなる請求項27に記載の装置。
  44. アルカンが、非環式アルカン、環状アルカン、分岐アルカン、非分岐アルカンおよびこれらの混合物から選択される1つもしくはそれ以上のアルカンより本質的になる請求項27に記載の装置。
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