JP4036849B2 - Ｅｕｖリソグラフィ用基板塗被方法およびフォトレジスト層を有する基板 - Google Patents
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Description
本発明は、基板上にフォトレジスト層を塗被する工程を含む、ＥＵＶリソグラフィ用基板塗被方法に関する。それは、更に、リソグラフィ投影装置を使うデバイス製造方法であって、
基板上にフォトレジスト層を塗被することによって少なくとも部分的にこのフォトレジスト層で覆われた基板を用意する工程、
放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程、
この投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程、および
この放射線のパターン化したビームをこのフォトレジスト層の目標部分上に投影する工程、を含む方法に関する。
本発明は、また、フォトレジスト層を有する基板に関する。
基板上にフォトレジスト層を塗被することによって少なくとも部分的にこのフォトレジスト層で覆われた基板を用意する工程、
放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程、
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本発明は、また、フォトレジスト層を有する基板に関する。
リソグラフィ装置で、基板上に結像できる形態のサイズは、投影放射線の波長によって制限される。高密度デバイスの集積回路、従って高動作速度を生ずるためには、小さい形態を結像できることが望ましい。大抵の現代のリソグラフィ投影装置は、水銀灯またはエキシマレーザによって発生した紫外光線を使うが、例えば、１３ｎｍ位の短い波長の放射線を使うことが提案されている。そのような放射線を超紫外線（ＥＵＶ）または軟Ｘ線と呼び、可能性ある発生源には、例えば、レーザ励起プラズマ源、放電プラズマ源、または電子貯蔵リングからのシンクロトロン照射がある。
ＥＵＶリソグラフィを使うとき、紫外（ＵＶ例えば、３６５ｎｍ）または深紫外（ＤＵＶ、例えば、２４８または１９３ｎｍ）に比べて、他の要件がプロセス条件、装置およびリソグラフィ方法に課される。ＥＵＶ波長での高吸収性のために真空環境が必要である。
フォトレジストの使用法に関して、この技術では保護被膜が開示されている。ＵＳ５２４０８１２は、例えば、基板を酸接触レジストで塗被し、このフォトレジスト層の上に第２ポリマー被膜を設ける方法を記載する。ＵＳ５２４０８１２によれば、そのような被膜をＵＶだけでなく電子ビームおよびｘ線放射にも使うことができる。この被膜は、有機質および無機質基剤の蒸気を通さない。また、ヴァン・インゲン・シェナウ外（オイリン マイクロリソグラフィ セミナー、１９９６年１０月２７−２９、米国カリフォルニア州サンディエゴ市）は、レジスト上のトップコートを記載する（ＤＵＶ用途に付いて）。このトップコートは、フォトレジストを空中の汚染物から保護するために使用している。
欠点は、ＥＵＶリソグラフィで使用するかも知れない、アクエータ（クラリアント製）のような市販のトップコートが水を基剤としていることである。これは、水によるＥＵＶ光の好ましくない吸収に繋がるかも知れない。それは、水の望ましくないガス放出にも繋がるかも知れず、それは水によるＥＵＶ放射線の好ましくない吸収および／またはＥＵＶリソグラフィシステムで使用するミラー光学素子の劣化も生ずるかも知れない。この様にして、再現性のよくないリソグラフィ結果を得るかも知れない。
従って、本発明の目的は、ＥＵＶリソグラフィ用フォトレジスト層上に、ＥＵＶ透過性で汚染物質から保護する、非水性基剤のトップコートを設けることである。
本発明によれば、冒頭の段落によるＥＵＶリソグラフィ用基板塗被方法であって、フォトレジスト層上にＥＵＶ透過性トップコートを設けることに特徴があり、このＥＵＶ透過性トップコートが硼素を具備するグループを包含するポリマーを含む方法が提供される。
その上特に、冒頭の段落で指定するような、リソグラフィ投影装置を使うデバイス製造方法であって、フォトレジスト層上にＥＵＶ透過性トップコートを設けることに特徴があり、このＥＵＶ透過性トップコートが硼素を具備するグループを包含するポリマーを含む方法が提供される。
フォトレジスト層上にそのようなＥＵＶ透過性トップコートがある利点は、この層がフォトレジスト層をこの基板上の大気中に存在するかも知れない汚染物質から保護することである。それは、更に、炭化水素並びに、フォトレジストから生じる、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、ＳおよびＣｌから成るグループから選択した原子を含む化合物のような、その他の化合物のような汚染物質並びに、もしあれば、フォトレジストからの水分のガス放出を減少することである。そのようなガス放出は、例えば、ミラー光学素子を損傷するかも知れない。
もう一つの利点は、この発明の実施例によるＥＵＶ透過性トップコートが、実質的にＥＵＶ放射線は透過するが、好ましくない放射線、例えば、ＵＶまたはＤＵＶ放射線を実質的に透過しないかまたは僅かしか透過しないことである。これは、スペクトル選択性向上に繋がり、それは、事によると、例えばリソグラフィシステムに存在するスペクトルフィルタの数を減らすかも知れない。更に、もう一つの実施例では、このＥＵＶ透過性トップコートがこのコートの比較的高コンダクタンスのために、有り得る電荷を放散および導通することができ、それでこのトップコートを電荷放散または導電層として使うことができる。
一実施例において、本発明は、このＥＵＶ透過性トップコートが以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を含む方法を含む。これらの元素を含む被膜は、（Ｄ）ＵＶ放射線よりもＥＵＶ放射線をより多く通す、スペクトルフィルタとして機能するかも知れない。例えば、ＥＵＶ（例えば、１３．５ｎｍ）に対し１０ｎｍＳｉ層の透過率は約９８％であるが、ＤＵＶ（例えば、１９３ｎｍ）に対しては約２０％に過ぎない。これは、この発明によるＥＵＶ透過性トップコートがスペクトル純度フィルタをそれ程必要なくするか、または例えば、リソグラフィ装置のような、ＥＵＶ光学システムのスペクトル純度フィルタまたはその他の波長選択光学素子の数を減少することを可能にするかも知れないことを意味する。
別の実施例で、本発明は、トップコートがポリマーを含む方法を含む。例えば、これは、ポリマーが５００〜１５０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは１０００〜１００００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する方法であることができる。このポリマーは、以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を包含するグループを含むことができる。
更なる実施例で、本発明は、ポリマーがＳｉ、ＣおよびＨに基づき、例えば、トップコートが以下のポリマー（またはポリマーグループ）である、ポリシラン（例えば、ポリジメチルシラン、ポリメチルヒドロシラン）、ポリシリレン、ポリシロキサン、シリル酸塩ポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）、シラン含有ポリマー、シルセスキオキサンポリマー、アクリルシランポリマー、メタクリルシランポリマー、およびシリル酸塩ポリマー（例えば、Ｓｉ含有ノボラック）の一つ以上を含む方法を含む。
トップコートとして使用できる可能なポリマーの一例は、Ｓｉ含有ノボラックである。ノボラックは、高ＤＵＶ吸収性を有し、ＥＵＶ／ＤＵＶ選択性を向上する。ノボラックのような、ポリマーは、ＥＵＶ／ＤＵＶ選択性を更に向上するために、シリル化してもよい。
別の実施例では、硼素を含む、即ち、Ｂ、ＣおよびＨに基づくポリマー、例えば、カルボランポリアミド、または硼素を添加したポリマー（例えば、硼素添加ポリイミド）を使用する。
別の実施例では、硼素を含む、即ち、Ｂ、ＣおよびＨに基づくポリマー、例えば、カルボランポリアミド、または硼素を添加したポリマー（例えば、硼素添加ポリイミド）を使用する。
更なる実施例で、本発明は、トップコートが溶剤を含む方法を含む。特別な実施例で、このトップコートの溶剤は、フォトレジストを基板上に塗被するための溶剤としても使う溶剤である（即ち、同じ溶剤をＥＵＶ透過性トップコート用と同様にフォトレジスト層用に使う）。
それで、特別な実施例では、このトップコートが、例えば、ａ）以下の原子：ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上、ｂ）溶剤（例えば、フォトレジスト溶剤）並びにｃ）ポリマーの組合せを含むかも知れない。この実施例の更なる態様で、このＥＵＶ透過性トップコートのポリマーは、以下の原子：ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を含み、並びに炭素を含むこのＥＵＶ透過性トップコートのポリマーは、上述の原子の他の一つも含む。そのようなトップコートは、例えば、スピンコーティングによって、フォトレジスト層の表面に付けることができる。それで、別の特別な実施例で、このトップコートは、例えば、ａ）以下の原子：ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を包含するグループを含むポリマー、並びにｂ）溶剤（例えば、フォトレジスト溶剤）を含むかも知れない。
ＥＵＶリソグラフィ用基板を塗被するための本発明による方法は、
例えば、洗浄および乾燥を含む、基板の表面を整える工程、
例えば、基板の表面上にフォトレジスト層をスピンコーティングする工程を含む、この基板の表面上にフォトレジスト層を塗被する工程、
ソフトベーク中にこの基板を加熱し、加熱によってフォトレジスト溶剤の部分的蒸発が起る工程、
“チリング”中に基板を冷却する工程、
例えば、フォトレジスト層の表面上にＥＵＶ透過性トップコートをスピンコーティングする工程を含む、このフォトレジスト層の表面上にＥＵＶ透過性トップコートを設ける工程、を含む。その代りとして、別の実施例では、ＥＵＶ透過性トップコートを、フォトレジスト層の塗被の直後に、このフォトレジスト層上に付ける。
例えば、洗浄および乾燥を含む、基板の表面を整える工程、
例えば、基板の表面上にフォトレジスト層をスピンコーティングする工程を含む、この基板の表面上にフォトレジスト層を塗被する工程、
ソフトベーク中にこの基板を加熱し、加熱によってフォトレジスト溶剤の部分的蒸発が起る工程、
“チリング”中に基板を冷却する工程、
例えば、フォトレジスト層の表面上にＥＵＶ透過性トップコートをスピンコーティングする工程を含む、このフォトレジスト層の表面上にＥＵＶ透過性トップコートを設ける工程、を含む。その代りとして、別の実施例では、ＥＵＶ透過性トップコートを、フォトレジスト層の塗被の直後に、このフォトレジスト層上に付ける。
別の実施例では、ＥＵＶ透過性トップコートを化学蒸着（ＣＶＤ）によってフォトレジスト層の表面上に設ける。この様にして、以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を含む、ＥＵＶ透過性トップコートを創る。そのようなトップコートは、例えば、Ｓｉ、ＣおよびＨ；またはＢ、ＣおよびＨ、またはそれらの組合せに基づくことができる。
特別な実施例では、ポリマー並びにベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上をトップコートとしてＣＶＤによって塗被する。この様にして、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデン成分の一つ以上を含むポリマートップコートを設ける。この実施例の更なる態様では、ＣＶＤによって設けたＥＵＶ透過性トップコートのポリマーが以下の原子：ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を含み、並びに炭素を含むこのＥＵＶ透過性トップコートのポリマーは、上述の原子の他の一つも含む。この様にして、例えば、Ｓｉ、ＣおよびＨ；またはＢ、ＣおよびＨに基づくＥＵＶ透過性トップコートをＣＶＤによって得ることができる。
本発明の実施例は、ＥＵＶ透過性トップコートをもたらし、このトップコートは、ＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高く、好ましくは８０％を超える様な最終厚さを有するのが好ましい。更なる実施例で、本発明は、トップコートがＤＵＶおよびＵＶ放射線に対して５０％未満の透過率を有する方法を提供する。このトップコートは、最終厚さが２０〜１００ｎｍ、好ましくは３０〜８０ｎｍかも知れない。
本発明の他の態様において、本発明は、フォトレジスト層上のトップコートとして使うためのコートも指向し、このコートは、以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を包含するグループを含むポリマーを含み、並びにこのコートは、ａ）フォトレジスト層からの汚染物質のガス放出の減少、およびｂ）フォトレジストの汚染防止の少なくとも一つを可能にする。そのようなコートは、フォトレジスト層上にトップコートとして使うことができ、且つそれによって汚染物質障壁機能をもたらす。この汚染物質障壁は、例えば、リソグラフィ装置で、フォトレジストからの化合物のガス放出を減少または防止するかも知れない。そのような化合物（汚染物質）は、例えば、水、炭化水素、並びにＦ、Ｓｉ、Ｐ、ＳおよびＣｌから成るグループから選択した少なくとも一つの原子を含む化合物から成るグループから選択した化合物である。しかし、この障壁は、トップコートを通るフォトレジストからの汚染物質の拡散を減少または防止（例えば、リソグラフィ装置での光学素子の保護）するだけでなく、フォトレジストの汚染も減少または防止（フォトレジストの保護）し得る。この汚染物質障壁は、どちらの方向にもこのトップコートを通る汚染物質の拡散の実質的減少、例えば、少なくとも５０％、または例えば、８０％のガス放出の減少に導くのが好ましい。
上述の実施例に合わせて、本発明は、例えば、コートが以下のポリマーである、ポリシラン、ポリシリレン、ポリシロキサン、シリル酸塩ポリヒドロキシスチレン、シラン含有ポリマー、シルセスキオキサンポリマー、アクリルシランポリマー、メタクリルシランポリマーおよびシリル酸塩ポリマーの一つ以上を含む実施例、コートがＥＵＶ透過性である実施例、ＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いようなコート厚さを有する実施例、トップコートのＤＵＶおよびＵＶ放射線に対する透過率が５０％未満である実施例、等も対象とする。
本発明は、フォトレジスト層を備える基板で、この基板がフォトレジスト層上にＥＵＶ透過性トップコートを有し、このＥＵＶ透過性トップコートが以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を包含するグループを含むポリマーを含む基板も対象とする。
“基板”とは、リソグラフィ装置での用途に対して、ウエハと定義する。そのような基板（またはウエハ）は、この技術で知られている（リソグラフィ用途の基板またはウエハは、例えば、２００または３００ｍｍ（８または１２インチ）のウエハが適する）。
このフォトレジスト層は、通常ＥＵＶフォトレジストを含むだろう。別の態様において、本発明は、例えば、ＥＵＶリソグラフィで、フォトレジスト層上にＥＵＶ透過性トップコートを使うことにも関する。そのようなＥＵＶ透過性トップコートは、例えば、レジスト用保護被膜としておよび／またはこのレジストの汚染防止のために使うことができる。
本発明の更なる態様によれば、本発明の方法を使って製造するデバイスが提供される。
本発明の別の態様において、本発明は、リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システム、
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体、
基板を保持するための基板テーブル、
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システム、および
少なくとも部分的にフォトレジスト層で覆われたＥＵＶリソグラフィ用基板、を含み、このフォトレジスト層上にＥＵＶ透過性トップコートを有することに特徴があり、このＥＵＶ透過性トップコートが以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を包含するグループを含むポリマーを含む投影装置も対象とする。
放射線の投影ビームを供給するための放射線システム、
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体、
基板を保持するための基板テーブル、
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システム、および
少なくとも部分的にフォトレジスト層で覆われたＥＵＶリソグラフィ用基板、を含み、このフォトレジスト層上にＥＵＶ透過性トップコートを有することに特徴があり、このＥＵＶ透過性トップコートが以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を包含するグループを含むポリマーを含む投影装置も対象とする。
本発明の方法は、コート、およびフォトレジスト層を有する基板に関する上記実施例も本発明のリソグラフィ装置に関係する。
ここで、“以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を包含するグループを含むポリマー”という句は、そのようなグループの少なくとも一つを有するポリマーを指す。このポリマーは、例えば、ポリシランのようにそのようなグループを更に多く有してもよい。そのような“グループ”は、これらの原子を一つ以上含んでもよい。当業者は、そのようなグループが例えば、ＳｉおよびＣを含むシラン基のような、他の原子も含んでよいことが分るだろう。この発明での“グループ”という用語は、シランまたはシロキサン基のように、当業者に知られる化学基を指す。それは、例えば、これらの原子の少なくとも一つを添加したポリマー（例えば、硼素添加ポリイミド）も指すかも知れない。本発明の文脈では、“ポリマー”、“グループ”、“原子”等が、それぞれ、ポリマー、グループおよび原子の組合せも意味し得る。
この本文では、ＩＣの製造に於けるリソグラフィ装置の使用を具体的に参照するかも知れないが、本発明の方法は、そのような装置を使用することに制限されず、この方法は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係で、この本文で使う“レチクル”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”および“目標部分”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
本発明では、“ＥＵＶ放射線”という用語で約５〜２０ｎｍの間、例えば、１３ｎｍ位の波長を有するあらゆる種類の電磁放射線を意味する。‘層’という用語も多数の層を含む。‘コート’または‘被膜’という用語は、この‘層’という用語を含む。
次に、本発明の実施例を、例としてだけ、添付の概略図を参照して、リソグラフィ装置の説明から始めて、説明し、それらの図面で対応する参照記号は対応する部品を指す。
ここで使う“パターニング手段”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきであり、“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下参照）のような、この目標部分に創るデバイスの特定の機能層に対応するだろう。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある。
マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、それには、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型がある。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、この支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがこのマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、および、もし望むなら、それをこのビームに対して動かせることを保証する。
マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、それには、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型がある。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、この支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがこのマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、および、もし望むなら、それをこのビームに対して動かせることを保証する。
プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ、この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。プログラム可能ミラーアレイの代替実施例は、極小ミラーのマトリックス配置を使用し、適当な局部電界を印加することにより、または圧電作動手段を使うことにより、それらの各々を軸線周りに個々に傾斜することができる。やはり、これらのミラーは、マトリックスアドレス可能で、アドレス指定したミラーが入射放射線ビームをアドレス指定されないミラーと異なる方向に反射し；この様にして、反射ビームをこれらのマトリックスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化する。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。上に説明した両方の場合に、パターニング手段は、一つ以上のプログラム可能ミラーアレイを含むことができる。ここで言及したようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および同第５，５２３，１９３号明細書、そして、国際公開第ＷＯ９８／３８５９７号および同第ＷＯ９８／３３０９６号から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。プログラム可能ミラーアレイの場合、上記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。そして、
プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許第５，２２９，８７２号明細書で与えられ、それを参考までにここに援用する。上記同様、この場合の支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許第５，２２９，８７２号明細書で与えられ、それを参考までにここに援用する。上記同様、この場合の支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
簡単のために、この本文の残りは、或る場所で、マスクおよびマスクテーブルを伴う例を具体的に指向するかも知れないが、しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い文脈で見るべきである。
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応性材料の層（またはフォトレジスト層）で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う現在の装置では、機械の二つの異なる種類を区別することができる。一つの種類のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し、そのような装置を普通ウエハステッパまたはステップアンドリピート装置と呼ぶ。代替装置 ― 普通ステップアンドスキャン装置と呼ぶ ― では、マスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査することによって各目標部分を照射し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号明細書から収集することができ、それを参考までにここに援用する。
リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、（例えば、マスクの中の）パターンを、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４という本から得ることができ、それを参考までにここに援用する。
簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが、この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。この放射線システムも放射線の投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。更に、このリソグラフィ装置は、二つ以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方、他の一つ以上のテーブルを露出に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号明細書および国際公開第ＷＯ９８／４０７９１号に記載してあり、その両方を参考までにここに援用する。
図１は、この発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に図示している。この装置は、
放射線（例えば、１３．５ｎｍの放射線）の投影ビームＰＢを供給するための、放射線システム（放射線源ＬＡ、例えば、キセノン源、ビーム拡大器Ｅｘ、および照明システムＩＬを含む）、
マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスクホルダを備え、且つこのマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段ＰＭに結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ、
基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、且つこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段ＰＷに結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ、および
マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、屈折性、反射屈折性または反射性光学素子）、を含む。
ここに図示するように、この装置は、反射型である（即ち、反射性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（透過性マスクを備える）透過型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
放射線（例えば、１３．５ｎｍの放射線）の投影ビームＰＢを供給するための、放射線システム（放射線源ＬＡ、例えば、キセノン源、ビーム拡大器Ｅｘ、および照明システムＩＬを含む）、
マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスクホルダを備え、且つこのマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段ＰＭに結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ、
基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、且つこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段ＰＷに結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ、および
マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、屈折性、反射屈折性または反射性光学素子）、を含む。
ここに図示するように、この装置は、反射型である（即ち、反射性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（透過性マスクを備える）透過型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
この線源ＬＡは、放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含んでもよい。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
図１に関して、線源ＬＡは、（この線源ＬＡが、例えば、水銀灯である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて、それが作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注目すべきで；この後者のシナリオは、線源ＬＡがレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡで反射される。マスクＭＡで反射されてから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段ＰＷ（および干渉計測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段ＰＭを使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（精密位置決め）を使って実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク整列マークＭ１、Ｍ２および基板整列マークＰ１、Ｐ２を使って整列してもよい。
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる。
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする。そして、
２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ、同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出することができる。
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする。そして、
２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ、同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出することができる。
この実施例では、フォトレジスト層上のＥＵＶ透過性トップコートは、以下の原子である、ベリリウム、硼素、炭素、珪素、ジルコニウム、ニオブおよびモリブデンの一つ以上を含んでもよい。それは、更に、以下のポリマーである、ポリシラン、ポリシリレン、ポリシロキサン、シリル酸塩ポリヒドロキシスチレン、シラン含有ポリマー、シルセスキオキサンポリマー、アクリルシランポリマー、メタクリルシランポリマーおよびシリル酸塩ポリマーの一つ以上を含んでもよい。例えば、このトップコートは、ＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いような最終厚さを有する。これは、ＤＵＶおよびＵＶ放射線に対する透過率が５０％未満のトップコートとなるかも知れない。
図１のウエハまたは基板Ｗは、このウエハ（例えば、３００ｍｍ（１２インチ）ウエハ）の表面上にフォトレジスト、例えば、ＥＵＶ２Ｄ（シップレイ製）を含む。このフォトレジスト層は、この技術で知られる手法である、スピンコーティングによって設け、この層の厚さは、約１００ｎｍであるが、他の厚さ、例えば、８０〜１５０ｎｍでもよい。このフォトレジストの上に、厚さ約５０ｎｍのＥＵＶ透過性層がある。例えば、図２を参照し、そのＷは基板、ＰＲＬはフォトレジスト層およびＴＣはＥＵＶ透過性トップコートである。スピンコーティングを使ってこの層も設ける。この実施例では、トップコートをシリル酸塩ポリヒドロキシスチレンと溶剤としてのプロピレングリコール・モノメチルエーテルアセテートの組合せのスピンコーティングによって設けてある。
以下の処理を行う。
洗浄および乾燥によって基板の表面を整える工程、
この基板の表面上にフォトレジスト層をスピンコーティングすることによって、この基板の表面上にフォトレジスト層を塗被する工程、
ソフトベーク中にこの基板を加熱し、この加熱によってフォトレジスト溶剤の部分的蒸発が起る工程、
‘チリング’中にこの基板を冷却する工程、
このフォトレジスト層の表面上にＥＵＶ透過性トップコートをスピンコーティングする工程。
これらのプロセスの適用後、この処理に後加熱および冷却が続く。
このトップコートは、ＥＵＶ放射線を実質的に透過するが、ある実施例では、ＵＶまたはＤＵＶ放射線を実質的に透過しない。
実施例１のリソグラフィ装置は、以下に説明する他の実施例にも使ってよい。
洗浄および乾燥によって基板の表面を整える工程、
この基板の表面上にフォトレジスト層をスピンコーティングすることによって、この基板の表面上にフォトレジスト層を塗被する工程、
ソフトベーク中にこの基板を加熱し、この加熱によってフォトレジスト溶剤の部分的蒸発が起る工程、
‘チリング’中にこの基板を冷却する工程、
このフォトレジスト層の表面上にＥＵＶ透過性トップコートをスピンコーティングする工程。
これらのプロセスの適用後、この処理に後加熱および冷却が続く。
このトップコートは、ＥＵＶ放射線を実質的に透過するが、ある実施例では、ＵＶまたはＤＵＶ放射線を実質的に透過しない。
実施例１のリソグラフィ装置は、以下に説明する他の実施例にも使ってよい。
この実施例は、上に説明した殆どの特徴を含むが、今度はノボラックベースのトップコートを使う。市販の水性トップコートとの関連で、シリル酸塩ポリヒドロキシスチレンを有するこのノボラックベースのトップコートは、ＤＵＶ放射線を実質的に吸収し、ＥＵＶ／ＤＵＶ選択性が向上している。このトップコートの最終厚さは、２０〜１００ｎｍ、例えば、３０〜８０ｎｍの間であるかも知れない。図２は、フォトレジスト層（ＰＲＬ）を有する基板（Ｗ）、およびこの層の上のＥＵＶ透過性トップコート（ＴＣ）を概略的に図示する。
この実施例は、実施例１で上に説明した殆どの特徴を含むが、基板Ｗ上にフォトレジストを付けてからソフトベークおよび冷却工程を適用する代りに、このフォトレジスト層の塗被直後に、このフォトレジスト層上にＥＵＶ透過性トップコートを付ける。次に、この処理にソフトベークおよび冷却が続く。
基板Ｗ上にフォトレジストを付けてから、この基板にソフトベークおよび冷却を適用する。次に、ＣＶＤによる、ポリマーおよびシリル酸塩ポリマーのＣＶＤコーティングによって珪素含有成分層をトップコートとして設ける。このトップコートは、ＥＵＶ放射線を実質的に透過するが、ＵＶまたはＤＵＶ放射線は実質的に透過しない。
波長（ｎｍでの）に対するＳｉ被膜の透過率を１０ｎｍ層について図３にシミュレートしてある。この図は、ＥＵＶ放射線を実質的に透過するが、ＵＶまたはＤＵＶ放射線は実質的に透過しないか、僅かしか透過しない被膜を示す。Ｓｉ、Ｃ、Ｈ含有ポリマーの透過率対波長の傾向は、Ｓｉのそれに十分匹敵するので、この図は、一般的にＳｉ、Ｃ、Ｈ含有トップコート、例えば、Ｓｉ基を有するポリマーまたはＳｉ成分を有するポリマー層をトップコートとして付けられる（例えば、ＣＶＤによって）ことを示す。
基板Ｗ上にフォトレジストを付けてから、この基板にソフトベークおよび冷却工程を適用する。次に、ＣＶＤによって、例えば、ポリマーおよび硼素ＣＶＤを適用することによって、硼素含有成分層をトップコート（Ｂ、Ｃ、Ｈベースのトップコート）として設ける。
実施例１、２、３、４または５によってトップコートを付けてから、このレジストにＥＵＶ放射線を当てる。次に、露出後ベークを行い、その後このトップコートおよびレジストを現像工程中に除去する。
実施例１、２、３、４または５によってトップコートを付けてから、このレジストにＥＵＶ放射線を当てる。次に、露出後ベークを行い、その後このトップコートをプラズマエッチング工程によって‘剥がす’。後に、このレジストを現像工程中に除去する。
実施例１、２、３、４または５によってトップコートを付けてから、このレジストにＥＵＶ放射線を当てる。次に、露出後ベークを行い、その後このトップコートを灰にする。後に、このレジストを現像工程中に除去する。
この発明によってトップコートを付ける。このトップコートは、ＥＵＶ放射線を透過し、ＤＵＶ放射線を吸収する。このＥＵＶトップコートを電荷放散または導電層として使うために、露出および処理中、このフォトレジストは、帯電しないか、または従来のトップコートより少ししか帯電しない。
この実施例は、実施例１または２で説明した殆どの特徴を含むが、今度はシリル酸塩ノボラックを使う。市販の水性トップコートとの関連で、このシリル酸塩ノボラックベースのトップコートは、ＤＵＶ放射線を実質的に吸収し、ＥＵＶ／ＤＵＶ選択性が向上している。このトップコートの最終厚さは、２０〜１００ｎｍ、例えば、３０〜８０ｎｍの間であるかも知れない。
本発明の特定の実施例を上記のように説明したが、本発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが分るだろう。これらの実施例および図の説明は、本発明を制限することを意図しない。例えば、ＥＵＶ透過性コーティングに繋がる、他のコーティング手法も使ってよい。このＥＵＶコーティングは、ＥＵＶ放射線に透過性である適当なコーティングに繋がる、他の原子も含んでよい。更に、この発明は、実施例１で説明したリソグラフィ装置に限定されない。当業者は、この発明がここに説明した実施例の組合せも含んでよいことが分るだろう。
Ｃ 目標部分
Ｅｘ ビーム拡大器
ＩＬ 照明システム
ＬＡ 線源
ＭＡ パターニング手段
ＭＴ 支持構造体
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
ＰＲＬ フォトレジスト層
ＴＣ トップコート
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
Ｅｘ ビーム拡大器
ＩＬ 照明システム
ＬＡ 線源
ＭＡ パターニング手段
ＭＴ 支持構造体
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
ＰＲＬ フォトレジスト層
ＴＣ トップコート
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
Claims (19)
- 基板上にフォトレジスト層を被覆する工程を含む、ＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法であって、前記フォトレジスト層上にＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いＥＵＶ透過性トップコートを設ける工程を有することを特徴とし、前記ＥＵＶ透過性トップコートが硼素を具備するグループを包含するポリマーを含むものであるＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法。
- ＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法であって、
基板上にフォトレジスト層を被覆することによって、少なくとも部分的に前記フォトレジスト層で覆われた基板を用意する工程、
放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程、
前記投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程、および
前記放射線のパターン化したビームを前記フォトレジスト層の目標部分上に投影する工程、を含み、
前記フォトレジスト層上にＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いＥＵＶ透過性トップコートを設ける工程を有することを特徴とし、前記ＥＵＶ透過性トップコートが硼素を具備するグループを包含するポリマーを含むものであるＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法。 - 前記トップコートが、ポリシラン、ポリシリレン、ポリシロキサン、シリル酸塩ポリヒドロキシスチレン、シランを含有するポリマー、シルセスキオキサンポリマー、アクリルシランポリマー、メタクリルシランポリマー、およびシリル酸塩ポリマーの一つ以上を含む請求項１又は請求項２に記載されたＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法。
- 前記トップコートがＤＵＶおよびＵＶ放射線に対して５０％未満の透過率を有する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載されたＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法。
- 前記トップコートの最終厚さが２０〜１００ｎｍである請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載されたＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法。
- 前記トップコートの最終厚さが３０〜８０ｎｍである請求項５に記載されたＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法。
- 前記フォトレジスト層上のＥＵＶ透過性トップコートをスピンコーティングまたは化学蒸着によって設ける請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載されたＥＵＶリソグラフィ用基板被覆方法。
- フォトレジスト層上のトップコートとして使うためのコートに於いて、該コートが硼素を具備するグループを包含するポリマーを含み、そして、前記コートが、ａ）このフォトレジスト層からの汚染物質のガス放出の減少およびｂ）前記フォトレジストの汚染防止の少なくとも一つを可能にするコート。
- 前記汚染物質が、水、炭化水素並びに、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、ＳおよびＣｌから成るグループから選択した少なくとも一つの原子を含む化合物から成るグループから選択した化合物である請求項８に記載されたコート。
- 前記コートが以下のポリマーである、ポリシラン、ポリシリレン、ポリシロキサン、シリル酸塩ポリヒドロキシスチレン、シランを含有するポリマー、シルセスキオキサンポリマー、アクリルシランポリマー、メタクリルシランポリマーおよびシリル酸塩ポリマーの一つ以上を含む請求項８又は請求項９に記載されたコート。
- 前記コートは、ＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いＥＵＶ透過性である請求項８乃至請求項１０のうち何れか１項に記載されたコート。
- ＤＵＶおよびＵＶ放射線に対する透過率が５０％未満である請求項８乃至請求項１１のうち何れか１項に記載されたコート。
- フォトレジスト層を備える基板であって、前記フォトレジスト層上にＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いＥＵＶ透過性トップコートを有することを特徴とし、該ＥＵＶ透過性トップコートが硼素を具備するグループを包含するポリマーを含む基板。
- 前記フォトレジスト層がＥＵＶフォトレジストを含む請求項１３に記載された基板。
- リソグラフィ投影装置とＥＵＶリソグラフィ用基板とを備えるリソグラフィ投影システムであって、
前記リソグラフィ投影装置は、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持するための支持構造体と、
前記ＥＵＶリソグラフィ用基板を保持するための基板テーブルと、
前記パターン化した投影ビームを前記ＥＵＶリソグラフィ用基板の目標部分上に投影するための投影システムとを備え、
前記ＥＵＶリソグラフィ用基板は、少なくとも部分的にフォトレジスト層で覆われ、前記フォトレジスト層上にＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いＥＵＶ透過性トップコートを有しており、前記ＥＵＶ透過性トップコートは、硼素を具備するグループを包含するポリマーを含む、リソグラフィ投影システム。 - フォトレジスト層上のＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いＥＵＶ透過性トップコートを電荷放散または導電層として使う使用法であって、前記ＥＵＶ透過性トップコートが硼素を具備するグループを包含するポリマーを含む使用方法。
- フォトレジスト層上のＥＵＶ放射線の透過率が５０％より高いＥＵＶ透過性トップコートの使用法に於いて、該ＥＵＶ透過性トップコートが硼素を具備するグループを包含するポリマーを含む使用方法。
- フォトレジスト層上の前記ＥＵＶ透過性トップコートを汚染物質障壁として使う請求項１７に記載の使用法。
- 前記汚染物質が、水、炭化水素並びに、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、ＳおよびＣｌから成るグループから選択した少なくとも一つの原子を含む化合物から成るグループから選択した化合物である請求項１８に記載された使用法。
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