JP2009094532A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
化に関係なく連続的に動作させることができる液体供給系を提供すること。
【解決手段】走査式浸漬リソグラフィ装置において、液体の流れがほぼ走査方向に垂直に
なるように、浸漬液は投影系と基板の間の空間の一方の側で供給され、もう一方の側で排
出される。
【選択図】図6
Description
する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路(IC)の製造に用いることがで
きる。そのような場合、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成装置を用いて、I
Cの個々の層に形成される回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板
(例えばシリコン・ウェハ)上の(例えば1つ以上のダイの一部を含む)ターゲット部分
に転写することができる。パターンの転写は、一般に基板上に設けられた放射感応材料(
レジスト)の層への結像によるものである。一般に単一の基板は、連続的にパターンが形
成される隣接するターゲット部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置には、
パターン全体をターゲット部分に一度に露光することによって各ターゲット部分を照射す
る、いわゆるステッパと、パターンを投影ビームによって所与の方向(「走査」方向)に
走査し、それと同時にこの方向に対して平行又は逆平行に基板を同期して走査することに
よって各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナとが含まれる。パターンを基板に
インプリントすることによって、パターンをパターン形成装置から基板に転写することも
可能である。
、例えば水など比較的高い屈折率を有する液体に浸漬させることが提唱されている。この
要点は、液体中では露光放射がより短い波長を有するため、より小さいフィーチャの結像
が可能になることにある。(液体の効果を、系の有効NAを高め、且つ焦点深度も高める
ことと考えることもできる。)固体粒子(例えば石英)を懸濁させた水を含めて他の浸漬
液も提唱されている。
9852号参照、その全体を参照によって本明細書に援用する)は、走査露光中に加速さ
せなければならない大量の液体が存在することを意味する。このため、追加のモータ又は
より強力なモータが必要となり、また液体の乱れによって望ましくない予測できない影響
をまねく虞がある。
板の間の局部領域のみに液体を供給することである(基板は一般に、投影系の最終要素よ
り大きい表面積を有する)。これを構成するために提唱されている1つの方法がPCT特
許出願WO99/49504に開示されており、その全体を参照によって本明細書に援用
する。図2及び図3に示すように、液体は少なくとも1つの入口INによって、好ましく
は最終要素に対する基板の移動方向に沿って基板上に供給され、投影系の下を通過した後
、少なくとも1つの出口OUTによって除去される。すなわち、基板が要素の下を−X方
向に走査されるため、液体は要素の+X側で供給され、−X側で取り出される。図2は、
液体が入口INを介して供給され、低圧源に接続された出口OUTによって要素のもう一
方の側で取り出される配置を概略的に示している。図2の例では、最終要素に対する基板
の移動方向に沿って液体が供給されているが、このようにする必要はない。最終要素の周
りに配置する入口及び出口は、様々な向き及び数とすることが可能であり、両側に出口を
有する4組の入口を最終要素の周りに規則正しいパターンで設けた一実施例を図3に示す
。
は基板に対する投影系の走査方向に平行又は逆平行である。これは、走査方向の変化と同
時に流れ方向を変えなければならないことを意味している。そうした流れ方向の変化によ
り、気泡の形成、汚染、基板表面への粒子の堆積を増加させる虞がある浸漬液の乱れが生
じる可能性がある。一方、図5の液体供給系は、シール部材を巡る同心の周縁(例えば円
)の周りに間隔をあけて配置された液体供給口及び排出口を有している。これによって角
度対称の液体の流れが得られ、この流れは投影系に対する基板の移動方向の変化に伴って
変化させる必要がない。このタイプの配置では、リザーバ10の中心領域での更新が不十
分になり、投影ビームPBの経路内に微粒子からなる汚染物質及び気泡が蓄積する可能性
をまねく虞がある。
の走査方向の変化に関係なく連続的に動作させることができる液体供給系を提供すると有
利であろう。
いてパターンをパターン形成装置から基板に投影するように構成されたリソグラフィ投影
装置であって、
液体を投影系と基板の間の空間に供給するように構成され、液体供給口及び液体排出口
を有し、液体が空間を横切って実質的に第1の方向に垂直な方向に流れるように、その供
給口及び排出口が空間の両側に配置された液体供給系を有するリソグラフィ投影装置が提
供される。
供給口を通してリソグラフィ投影装置の投影系と基板の間の空間に液体を供給する工程
であって、供給口が空間の第1の側に配置される工程と、
液体が空間を横切って実質的に走査方向に垂直な方向に流れるように、第1の側と反対
側の、空間の第2の側に配置された排出口を介して液体を除去する工程と、
基板を投影系に対して走査方向に走査しながら、パターンが形成された放射ビームを、
投影系を用いて液体を通して基板に投影する工程と
を含むデバイス製造方法が提供される。
おいて同じ参照記号は同じ部品を指すものであることに留意されたい。
、
放射の投影ビームPB(例えばUV放射又はDUV放射)を制御するように構成された
照明系(照明器)ILと、
パターン形成装置(例えばマスク)MAを支持するように構成された支持構造体(例え
ばマスク・テーブル)MTであって、あるパラメータに従ってパターン形成装置を正確に
位置決めするように構成された第1の位置決め装置PMに接続された支持構造体MTと、
基板(例えばレジスト塗布ウェハ)Wを保持するように構成された基板テーブル(例え
ばウェハ・テーブル)WTであって、あるパラメータに従って基板を正確に位置決めする
ように構成された第2の位置決め装置PWに接続された基板テーブルWTと、
パターン形成装置MAによって放射ビームPBに与えられたパターンを、基板Wの(例
えば1つ以上のダイを含む)ターゲット部分Cに投影するように構成された投影系(例え
ば屈折投影レンズ系)PLと
を備えている。
静電式又は他のタイプの光学要素、或いはその任意の組み合わせなど、様々なタイプの光
学要素を含むことができる。
、パターン形成装置の向き、リソグラフィ装置の設計、並びに例えばパターン形成装置が
真空環境に保持されているかどうかなど他の条件によって決まる態様でパターン形成装置
を保持する。支持構造体は、機械式、真空式、静電式又は他のクランプ技術を用いてパタ
ーン形成装置を保持することができる。支持構造体を、例えばフレーム又はテーブルとす
ることが可能であり、これらは必要に応じて固定することも移動させることもできる。支
持構造体は、パターン形成装置が、例えば投影系に対してなど、所望される位置にあるこ
とを保証することができる。本明細書中の「レチクル」又は「マスク」という用語の使用
はいずれも、「パターン形成装置」という、より一般的な用語と同義であると考えられる
。
ーンを生成するためなど、放射ビームの断面にパターンを与えるために用いることができ
る任意の装置を指すものとして広く解釈すべきである。例えばパターンが位相シフト・フ
ィーチャ、又はいわゆるアシスト・フィーチャを含む場合には、放射ビームに与えられる
パターンが、基板のターゲット部分における所望のパターンと厳密に一致しない可能性が
あることに留意すべきである。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路な
どターゲット部分に作製されるデバイスの特定の機能層に対応している。
、プログラマブル・ミラー・アレイ及びプログラマブルLCDパネルが含まれる。マスク
はリソグラフィの分野では周知であり、それにはバイナリ・マスク、交互位相シフト・マ
スク及び減衰位相シフト・マスクなどのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド型の
マスク・タイプが含まれる。プログラマブル・ミラー・アレイの例は、小さいミラーのマ
トリクス状の配列を使用するものであり、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよ
うに、それぞれのミラーを別々に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、ミラーの
マトリクスによって反射される放射ビームにパターンを与える。
漬液の使用や真空の使用など他の要素向けの屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁
式及び静電式の光学系、又はその任意の組み合わせを含めて、任意のタイプの投影系を包
含するものとして広く解釈すべきである。本明細書中の「投影レンズ」という用語の使用
はいずれも、「投影系」というより一般的な用語と同義であると考えられる。
或いは、装置は(例えば先に言及したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイ、又は反
射性マスクを使用する)反射式のものでもよい。
は2以上のマスク・テーブル)を有するタイプのものでもよい。こうした「マルチ・ステ
ージ」装置では、追加のテーブルを並行して用いてもよく、或いは1つ以上のテーブル上
で予備ステップを実施し、それと同時に1つ以上の他のテーブルを露光に用いてもよい。
がエキシマ・レーザーである場合、放射源とリソグラフィ装置を別々の構成要素にするこ
とができる。そうした場合には、放射源がリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えら
れず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラー及び/又はビーム・エキスパンダを有
するビーム送出系BDを用いて、放射源SOから照明器ILへ送られる。他の場合、例え
ば放射源が水銀ランプである場合には、放射源をリソグラフィ装置の一部とすることがで
きる。放射源SO及び照明器ILを、必要であればビーム送出系BDと共に、放射系と呼
ぶことがある。
できる。一般に、照明器の瞳面内における強度分布の少なくとも外側及び/又は内側の半
径方向範囲(それぞれ一般にσ−アウタ、σ−インナと呼ばれる)を調整することができ
る。さらに照明器ILは、積算器INやコンデンサCOなど他の様々な構成要素を含むこ
とができる。照明器を用いて、所望される均一性及び強度分布をその断面内に有するよう
に放射ビームを制御することができる。
ターン形成装置(例えばマスクMA)に入射し、パターン形成装置によって放射ビームP
Bにパターンが形成される。マスクMAを通過した放射ビームPBは、ビームを基板Wの
ターゲット部分Cに集束させる投影系PLを通過する。第2の位置決め装置PW及び位置
センサIF(例えば干渉測定装置、リニア・エンコーダ又は容量センサ)を用いて、基板
テーブルWTを、例えば異なるターゲット部分Cを放射ビームPBの経路内に位置決めす
るように、正確に移動させることができる。同様に、第1の位置決め装置PM及び他の位
置センサ(図1には明示せず)を用いて、例えばマスク・ライブラリから機械的に取り出
した後、又は走査中に、マスクMAを放射ビームPBの経路に対して正確に位置決めする
ことができる。一般に、マスク・テーブルMTの移動は、第1の位置決め装置PMの一部
を形成する長ストローク・モジュール(粗い位置決め)及び短ストローク・モジュール(
細かい位置決め)を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルWTの移動は、
第2の位置決め装置PWの一部を形成する長ストローク・モジュール及び短ストローク・
モジュールを用いて実現することができる。(スキャナではなく)ステッパの場合には、
マスク・テーブルMTを短ストローク・アクチュエータに接続するだけでもよいし、又は
固定してもよい。マスクMA及び基板Wは、マスク位置調整用マークM1、M2、及び基
板位置調整用マークP1、P2を用いて位置を調整することができる。図示した基板位置
調整用マークは、専用のターゲット部分を占めているが、ターゲット部分同士の間の空間
に配置してもよい(これはスクライブ・レーン位置調整用マークとして知られている)。
同様に、マスクMA上に2つ以上のダイが設けられている場合には、マスク位置調整用マ
ークをダイ同士の間に配置することもできる。
1.ステップ・モードでは、放射ビームに与えられたパターン全体を1回でターゲット部
分Cに投影する間、マスク・テーブルMT及び基板テーブルWTを本質的に静止した状態
に保つ(すなわち、ただ1回の静止露光)。次いで、異なるターゲット部分Cを露光する
ことができるように、基板テーブルWTをX及び/又はY方向に移動させる。ステップ・
モードでは、露光フィールドの最大サイズによって1回の静止露光で結像されるターゲッ
ト部分Cのサイズが制限される。
2.走査モードでは、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Cに投影する間
、マスク・テーブルMT及び基板テーブルWTを同期して走査する(すなわち、ただ1回
の動的露光)。マスク・テーブルMTに対する基板テーブルWTの速度及び方向は、投影
系PLの拡大(縮小)率、及び像の反転特性によって決めることができる。走査モードで
は、露光フィールドの最大サイズによって1回の動的露光におけるターゲット部分の(非
走査方向の)幅が制限され、走査移動の長さによってターゲット部分の(走査方向の)高
さが決定される。
3.他のモードでは、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Cに投影する間
、プログラム可能なパターン形成装置を保持しながらマスク・テーブルMTを本質的に静
止した状態に保ち、基板テーブルWTを移動又は走査させる。このモードでは、一般にパ
ルス式の放射源が使用され、基板テーブルWTが移動するたびに、又は走査中の連続する
放射パルスの合間に、プログラム可能なパターン形成装置が必要に応じて更新される。こ
の動作モードは、先に言及したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、プログラ
ム可能なパターン形成装置を利用するマスクレス・リソグラフィに簡単に適用することが
できる。
用することもできる。
影系PLの両側で2つの溝入口INによって供給され、入口INの半径方向外側に配置さ
れた複数の別々の出口OUTによって除去される。入口IN及び出口OUTは、投影ビー
ムがそれを通して投影される孔を中央に有する面に配置することができる。液体は、投影
系PLの一方の側で1つの溝入口INによって供給され、投影系PLのもう一方の側で複
数の別々の出口OUTによって除去されて、投影系PLと基板Wの間に薄い液体膜の流れ
が生じる。入口INと出口OUTのどの組み合わせ使用するかの選択は、基板Wの移動方
向によって決めることができる(入口INと出口OUTの他の組み合わせは働かなくなる
)。
投影系の最終要素と基板テーブルとの間の空間の、少なくとも一部の境界に沿って延びる
シール部材を有する液体供給系を提供することである。シール部材は、XY平面内では投
影系に対してほぼ静止しているが、Z方向(光軸の方向)にはある程度の相対移動が可能
である。シール部材と基板表面の間にシールが形成される。一実施例では、シールはガス
・シールなど非接触シールである。ガス・シールを有するそうしたシステムが、米国特許
出願US10/705783に開示されており、その全体を参照によって本明細書に援用
し、図5に示す。
の間の空間を満たすように、投影系のイメージ・フィールドの周りに基板に対する非接触
シールを形成している。リザーバは、投影系PLの最終要素の下に、並びにそれを囲むよ
うに配置されたシール部材12によって形成されている。液体は、投影系下のシール部材
12内部の空間に導入される。シール部材12は投影系の最終要素の少し上に延びており
、液体は最終要素より上に上昇して液体の緩衝体を形成する。シール部材12は、上端で
好ましくは投影系又はその最終要素の形に厳密に一致した内側周縁を有し、例えばそれを
円筒形とすることができる。底部では、内側周縁はイメージ・フィールドの形に厳密に一
致し、例えば長方形とすることができるが、必ずしもそうである必要はない。
ーバに閉じ込められる。ガス・シールは、加圧下で入口15を介してシール部材12と基
板の間の隙間に供給され、第1の出口14を介して取り出されるガス、例えば空気や合成
空気、N2、不活性ガスなどによって形成される。ガス入口15に対する超過圧力、第1
の出口14に対する真空レベル、及び隙間の形状は、液体を閉じ込める内側への高速ガス
流れが生じるように構成される。
ラフィ装置の概念が開示されている。そうした装置は、基板を支持するための2つのテー
ブルを備えている。レベリングの測定は第1の位置にあるテーブルを用いて浸漬液なしで
行われ、露光は浸漬液が存在している第2の位置にあるテーブルを用いて行われる。或い
は、装置はただ1つのテーブルを有する。
ている。この液体供給系は、投影系PLの最終要素FLEと基板Wとの間の空間の周りに
環形(異なる形でもよい)のシール部材20を有している。それは、シール部材12の一
方の側に配置された液体供給口21、及び他方の1つ以上の液体取り出し口又は排出口2
2を含んでいる。供給口及び排出口は、浸漬液が図7の矢印によって示すように空間の中
央を横切り、両頭矢印で示す走査方向に対してほぼ垂直な方向に流れるように配置されて
いる。シール部材と基板の間の隙間が狭く、液体の流出が制限されるため、液体は空間に
閉じ込められる。漏出するこうした液体は取り出し装置23によって除去され、ガス・ナ
イフ24が基板上に留まっている液体膜を内側に向ける。取り出し装置23は、液体のみ
を取り出すことも、液体とガスの両方(2相)を取り出すこともできる。
実に完全に更新するのを助ける。浸漬液の流速が十分に高く、ターゲット部分を露光する
ためにかかる時間内に空間を流れる液体の体積が空間自体の体積に等しい、又はそれより
も大きいと有利である。液体中の泡が押し流されて蓄積しないように、1つ以上の排出口
22を供給口より上に配置する。一実施例では、1つ以上の排出口は、装置内の液体の量
を最小限に抑えるために、できるだけシール部材の中心近くに配置される。この1つ以上
の排出口22はその位置に応じて、液体のみ又は液体とガスを取り出すことができる。
立されれば、供給口及び排出口の正確な形、数並びにサイズは様々でよいことが理解され
よう。多くの場合、多数の小さい出入口、又は例えばイメージ・フィールドの中心に対し
て30°〜60°の角度をなすように、延長されたスリット形の単一の出入口が適切であ
ろう。
が、本明細書で記載するリソグラフィ装置は、一体型光学系、磁気ドメイン・メモリ用の
誘導及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)
、薄膜磁気ヘッドその他の製造など、他の用途にも使用可能であることを理解すべきであ
る。こうした別の用途についての文脈では、本明細書中の「ウェハ」又は「ダイ」という
用語の使用はいずれも、それぞれ「基板」又は「ターゲット部分」というより一般的な用
語と同義であると考えられることが、当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板
は、露光前又は露光後に、例えばトラック(一般に基板にレジスト層を施し、露光された
レジストを現像するツール)や計測ツール及び/又は検査ツールで処理することができる
。該当する場合には、本明細書の開示をこうしたツールや他の基板処理ツールに適用して
もよい。さらに、例えば多層ICを作製するために、基板を2回以上処理することも可能
であり、したがって本明細書で使用する基板という用語は、処理が施された複数の層を既
に含む基板を指すこともある。
8nm、193nm、157nm又は126nmの波長を有する)紫外(UV)放射を含
むあらゆるタイプの電磁放射を包含している。
、様々なタイプの光学要素の任意の1つ又は組み合わせを指すことがある。
って実施可能であることが理解されよう。例えば、本発明は、先に開示した方法を記述し
た、機械で読み取り可能な命令の1つ以上のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム
、或いはそうしたコンピュータ・プログラムが内部に記憶されたデータ記憶媒体(例えば
半導体メモリ、磁気又は光ディスク)の形をとることができる。
言及したタイプのものに適用することができる。
求の範囲から逸脱することなく、上述の本発明に変更を加えることが可能であることが当
業者には明らかであろう。
Claims (14)
- 基板を投影系に対して第1の方向に走査しながら、該投影系を用いてパターンをパターン形成装置から該基板に投影するように構成されたリソグラフィ投影装置であって、
液体を前記投影系と前記基板の間の空間に供給するように構成され、液体供給口及び液体排出口を有し、液体が該空間を横切ってほぼ前記第1の方向に垂直な方向に流れるように、該供給口及び該排出口が該空間の両側に前記垂直な方向に沿って配置された液体供給系を有し、
前記液体供給系が、液体を前記空間に、前記基板の単一のターゲット部分を露光するためにかかる時間内に前記空間を完全に更新するのに十分な供給速度で供給するように構成されていることを特徴とするリソグラフィ投影装置。 - 前記液体供給系が、前記空間の第1の側に配置された複数の液体供給口、及び前記空間の第2の側に配置された複数の液体排出口を有し、該第2の側が該第1の側の反対側である、請求項1に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記複数の供給口及び前記複数の排出口が、前記第1の方向に垂直で、前記空間の中央の点を通る平面の周りに対称に配置されている、請求項2に記載のリソグラフィ投影装置。
- 供給口の数が3〜7の範囲である、請求項2に記載のリソグラフィ投影装置。
- 排出口の数が3〜7の範囲である、請求項2に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記液体供給系が、液体を少なくとも部分的に前記空間に閉じ込めるように構成された部材を有している、請求項1に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記部材が、液体を前記部材と前記基板の間から除去するように構成された取り出し口、及び液体を前記空間の中心に向けるために、前記部材と前記基板の間にガスを供給するように構成されたガス・ナイフを有している、請求項6に記載のリソグラフィ投影装置。
- 供給口を通してリソグラフィ投影装置の投影系と基板の間の空間に液体を供給する工程であって、該供給口が該空間の第1の側に配置される工程と、
液体が前記空間を横切ってほぼ走査方向に垂直な方向に流れるように、前記第1の側と反対側の、前記空間の第2の側に配置された排出口を介して液体を除去する工程と、
前記基板を前記投影系に対して走査方向に走査しながら、パターンが形成された放射ビームを、前記投影系を用いて液体を通して前記基板に投影する工程と、を含み、
前記供給口および前記排出口が前記垂直な方向に沿って配置され、
前記空間への液体の供給速度が、前記基板の単一のターゲット部分を露光するためにかかる時間内に前記空間を完全に更新するのに十分なものであることを特徴とするデバイス製造方法。 - 前記空間の第1の側に配置された複数の液体供給口を通して液体を供給し、前記空間の第2の側に配置された複数の液体排出口を通して液体を除去する工程であって、該第2の側が該第1の側の反対側である工程を含んでいる、請求項8に記載のデバイス製造方法。
- 前記複数の供給口及び前記複数の排出口が、走査方向に垂直で、前記空間の中央の点を通る平面の周りに対称に配置されている、請求項9に記載のデバイス製造方法。
- 供給口の数が3〜7の範囲である、請求項9に記載のデバイス製造方法。
- 排出口の数が3〜7の範囲である、請求項9に記載のデバイス製造方法。
- 液体供給系部材を用いて、液体を少なくとも部分的に前記空間に閉じ込める工程を含んでいる、請求項8に記載のデバイス製造方法。
- 前記部材と前記基板の間から液体を除去する工程と、
液体を前記空間の中心に向けるために、前記部材と前記基板の間にガスを供給する工程と
を含んでいる、請求項13に記載のデバイス製造方法。
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