JP4340719B2 - 浸漬露光前の基板のプレウェッティング - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ装置に関し、詳細には浸漬リソグラフィ装置に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板の標的部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合には、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣの個々の層に形成す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・ウェーハ）の標的部分（例えばダイの一部、或いは１つ又は複数のダイを含む部分）に転写することができる。このパターンの転写は一般に、基板に塗布された放射感受性材料（レジスト）の層に結像させることによって達成される。一般に単一の基板は、連続してパターン形成された隣接する標的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、１つの標的部分にパターン全体を一度に露光することによってそれぞれの標的部分に照射するいわゆるステッパ、放射ビームのパターンを所与の方向（「走査」方向）に走査し、同時にこの方向に平行に又は逆平行に基板を同期走査することによってそれぞれの標的部分に照射するいわゆるスキャナなどがある。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形成装置から基板にパターンを転写することも可能である。

リソグラフィ投影装置の中の基板を、比較的に高い屈折率を有する液体（「浸液」と呼ばれる）、例えば水に浸漬して、投影系の最終要素と基板の間の空間を液体で満たすことが提案されている。この提案の要点は、この液体の中では露光放射の波長が短くなるためより小さなフィーチャの結像が可能になることである。（系の有効開口数（ＮＡ）を増大させること及び焦点深度を増大させることもこの液体の効果と考えることができる。）固体粒子（例えば石英）を懸濁させた水など、他の浸液も提案されている。

しかし、１枚又は数枚の基板及び基板テーブルを液浴に浸すこと（例えばこれによりその全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第４５０９８５２号を参照されたい）は、走査露光中に加速度を与えなければならない大きな液体の塊が存在することを意味する。これにはより強力な追加のモータが必要となり、液体内の乱流によって予測不可能な望ましくない効果が生じる可能性がある。

提案されている解決法の１つは、給液系によって、基板の局所領域上及び投影系の最終要素と基板の間にだけ液体（これも「浸液」と呼ばれる）を供給する方法である（基板は一般に投影系の最終要素よりも大きな表面積を有する）。そのために提案された１つの方法が、これによりその全体が参照によって本明細書に組み込まれるＰＣＴ特許出願ＷＯ９９／４９５０４に開示されている。図２及び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して基板が移動する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に少なくとも１つの出口ＯＵＴから除去される。すなわち、最終要素の下で基板が−Ｘ方向に走査されるとき、液体は要素の＋Ｘ側から供給され、−Ｘ側で吸い上げられる。図２は、入口ＩＮを通して液体が供給され、この液体が、最終要素の反対側で、低圧力源に接続された出口ＯＵＴによって吸い上げられるこの配置を概略的に示している。図２では、最終要素に対して基板が移動する方向に沿って液体が供給されるが、そうする必要は必ずしもない。さまざまな向き及び数の入口及び出口を最終要素の周囲に配置することが可能であり、両側に出口を有する４組の入口が最終要素の周囲に規則的に配置された１つの例が図３に示されている。

従来の浸漬リソグラフィでは、基板を露光するときにだけ、放射感受性層ないしレジスト層で覆われた基板を浸液と接触させる。

しかし、レジストの「疎水」性のため、基板のレジスト層は、浸液と基板表面のレジスト層との間の界面で浸液をはじく傾向を有する。その結果、レジスト層と浸液界面の間にガス（例えば空気）が捕捉される可能性がある。さらに、実質的に平坦に仕上げられているとはいえ、レジスト層の表面は顕微鏡的尺度では完全に平坦とはいえず、レジスト層の表面は、レジスト層の表面のトポグラフィ（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）の裂け目の中にガスが捕捉される機会を増大させるトポグラフィを有する。レジスト層と浸液界面の間に捕捉されたガスは気泡を形成し、形成された気泡は、印刷され得る欠陥をレジスト層の表面に生み出し、レジスト層に到達する放射の特性を変化させる。放射の経路上、特にレジストの表面の気泡又は他の不純物の存在は、例えばこれらが焦点深度の範囲内にあることによって、結像の質に深刻な影響を及ぼす。

本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置内で、基板の放射感受性材料層上、又は基板テーブル上、或いはその両方にプレウェッティング（ｐｒｅｗｅｔｔｉｎｇ）液を適用するステップと、この予め濡らされた（ｐｒｅｗｅｔ）基板及び／又は基板テーブル上に、パターン形成された放射ビームを投影する際に使用する浸液を供給するステップと、この浸液を通して基板及び／又は基板テーブル上へパターン形成された放射ビームを投影するステップとを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の一実施例では、プレウェッティング液が浸液と実質的に同じ化学組成を有する。プレウェッティング液は例えば水又はトップコートを含む。浸液は例えば水を含む。

本発明の一実施例では、プレウェッティング液を適用するステップが、放射感受性材料の表面の隆起部分間に捕捉される気泡を減らす。本発明の一実施例では、プレウェッティング液を基板に適用するステップが、放射感受性材料の表面の空隙をプレウェッティング液で満たす。本発明の一実施例では、放射感受性材料の実質的に全ての化学物質又は粒子或いはその両方が、プレウェッティング液中に浸出される。本発明の一実施例では、プレウェッティング液を適用するステップによって、放射感受性材料の表面が前記浸液と適合する。本発明の一実施例では、プレウェッティング液を適用するステップによって、放射感受性材料の表面が浸液をはじきにくくなる。本発明の一実施例では、パターン形成された放射ビームにとって、プレウェッティング液が少なくとも部分的に透明である。

この方法はさらに、浸液を供給する前に、予め濡らされた基板からプレウェッティング液を除去するステップを含む。

本発明の他の態様はリソグラフィ投影装置を提供することである。このリソグラフィ投影装置は、パターン形成装置を保持するように構成された支持構造を含む。このパターン形成装置は、所望のパターンに従って放射ビームにパターンを形成するように構成されている。このリソグラフィ投影装置はさらに、基板を保持するように構成された基板テーブルを含む。この基板は、放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた表面を有する。このリソグラフィ投影装置はさらに、パターン形成されたビームを基板の標的部分に投影するように構成された投影系と、給液系とを含む。この給液系は、放射感受性材料の層の上にプレウェッティング液を供給して基板を予め濡らすように構成され、この予め濡らされた基板と投影系の少なくとも一部との間の空間に浸液を供給するように構成される。

本発明の一実施例では、プレウェッティング液が浸液と実質的に同じ化学組成を有する。プレウェッティング液は例えば水又はトップコートを含む。浸液は例えば水を含む。

本発明の一実施例では、パターン形成されたビームにとって、プレウェッティング液が少なくとも部分的に透明である。

本発明の一実施例では、給液系が、浸液と実質的に同じ装置内の位置でプレウェッティング液を供給するように構成される。本発明の一実施例では、給液系が、装置内の第１の位置でプレウェッティング液を供給するように構成された第１の給液構造と、装置内の第２の位置で浸液を供給するように構成された第２の給液構造とを備える。この第１の位置は、装置内の測定ステーションの位置とすることができる。第２の位置は、装置内の露光ステーションの位置とすることができる。

本発明の一実施例では、給液系が、基板の表面に液体を供給するように適合された液体リザーバに接続された入口と、基板の表面から液体を除去するように適合されたポンプに接続された出口とを含む。この給液系はさらに、予め濡らされた基板に浸液を供給する前に予め濡らされた基板からプレウェッティング液を除去するように構成された出口を含むことができる。

本発明の他の態様は、浸漬リソグラフィ装置内で、放射感受性材料の層を少なくとも部分的に有する基板に浸液を適用し、パターン形成された放射ビームでこの基板を露光する前に、この基板を準備する方法を提供することである。この方法は、放射感受性材料の層の表面の少なくとも一部を、パターン形成された放射ビームに対して非感受性の液体化学物質で覆うステップを含み、液体化学物質は、少なくとも装置内での浸液の適用まで、浸漬リソグラフィ装置内で液体の形態を保つ。

本発明の一実施例では、液体化学物質が、放射感受性材料が浸液をはじくほどには装置内に適用された浸液をはじかない。この液体化学物質は浸液と実質的に同じ化学組成を有することができる。

本発明の一実施例に基づくリソグラフィ装置を示す図である。 リソグラフィ投影装置で使用される給液系を示す図である。 リソグラフィ投影装置で使用される給液系を示す図である。 リソグラフィ投影装置で使用される他の給液系を示す図である。 リソグラフィ投影装置で使用される他の給液系を示す図である。 本発明の一実施例に基づく他の給液系を基板及び基板テーブルに関して示す図である。 図６の一領域の拡大図である。 レジストで覆われ、このレジスト上にプレウェッティング液が付着された基板を示す図である。 レジストで覆われ、このレジスト上にプレウェッティング液が付着され、この予め濡らされたレジストに浸液が適用された基板を示す図である。 本発明の一実施例に基づくプレウェッティング給液系を備えたリソグラフィ装置の側面図である。 本発明の一実施例に基づくプレウェッティング給液系を備えたリソグラフィ装置の立面図である。 プレウェッティングへの基板の移送及びプレウェッティングからの基板の移送中にリソグラフィ装置内で実施される本発明の一実施例に基づくさまざまなステップを示す図である。

次に、添付の概略図を参照して本発明の実施例を例示的に説明する。図中、対応する参照符号は対応する部分を指示する。

図１に、本発明の一実施例に基づくリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
放射ビームＰＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ放射）を調整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築された支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴであって、パターン形成装置をある種のパラメータに従って正確に配置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ＭＴと、
基板（例えばレジストでコーティングされたウェーハ）Ｗを保持するように構築された基板テーブル（例えばウェーハ・テーブル）ＷＴであって、基板をある種のパラメータに従って正確に配置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に付与されたパターンを、基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイを含む）標的部分Ｃの表面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。

照明系は、放射を誘導、成形又は制御する屈折、反射、磁気、電磁気、静電気光学構成要素又は他のタイプの光学構成要素、或いはこれらの組合せなど、さまざまなタイプの光学構成要素を含むことができる。

支持構造はパターン形成装置を支持する。すなわちパターン形成装置の重量を支える。支持構造は、パターン形成装置の方向、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターン形成装置が真空環境中に保持されるか否かなどの他の条件に応じた方法で、パターン形成装置を保持する。支持構造は、機械式、真空、静電気又は他のクランプ技法を使用してパターン形成装置を保持することができる。支持構造は、例えば必要に応じて固定又は可動とすることができるフレーム又はテーブルとすることができる。支持構造は、パターン形成装置が例えば投影系に対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書では用語「レチクル」又は「マスク」を、より一般的な用語「パターン形成装置」と同義と考えてよい。

本明細書で使用する用語「パターン形成装置」は、例えば基板の標的部分にパターンを生成するために放射ビームの断面にパターンを付与する目的に使用することができる任意の装置を指すものと広く解釈しなければならない。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、放射ビームに付与されるパターンが、基板の標的部分の所望のパターンに正確に一致するわけではないことに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、標的部分に生み出される集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応する。

パターン形成装置は透過型又は反射型とすることができる。パターン形成装置の例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、及びプログラム可能ＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィにおいてよく知られており、これには、バイナリ、交番位相シフト、減衰位相シフトなどのマスク・タイプ、並びにさまざまなハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。プログラム可能ミラー・アレイの一例では、入射放射ビームをさまざまな方向に反射するようにそれぞれを個別に傾けることができる小さなミラーのマトリックス配置を使用する。この傾けられたミラーが、このミラー・マトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。

本明細書で使用する用語「投影系」は、使用している露光放射、又は浸漬流体の使用、真空の使用などの他の因子に対して適当な、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気及び静電気光学系又はこれらの組合せを含む、任意のタイプの投影系を包含するものと広く解釈しなければならない。本明細書における用語「投影レンズ」の使用はより一般的な用語「投影系」と同義と考えてよい。

図１に示すとおり、この装置は（例えば透過マスクを使用する）透過型の装置である。或いはこの装置を、（例えば先に参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用し、又は反射マスクを使用する）反射型の装置とすることもできる。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアル・ステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／或いは２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプの装置とすることができる。このような「多ステージ」機械では、これらの追加のテーブルを並行して同時に使用することができ、或いは、１つ又は複数のテーブルを露光に使用している間に他の１つ又は複数のテーブル上で準備ステップを実施することができる。

図１を参照すると、照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマ・レーザであるときには、放射源とリソグラフィ装置とを別個の実体とすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を構成するとはみなされず、放射ビームは、例えば適当な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを含むビーム送達系ＢＤを用いて放射源ＳＯから照明器ＩＬに渡される。この他の場合、例えば放射源が水銀ランプであるときには、放射源をリソグラフィ装置と一体の部分とすることができる。放射源ＳＯ及び照明器ＩＬ、並びに必要な場合にビーム送達系ＢＤを合わせて放射系と呼ぶ。

照明器ＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するための調整装置ＡＤを備えることができる。一般に、少なくとも照明器のひとみ平面における強度分布の半径方向外側及び／又は内側の広がり（普通はそれぞれσアウター及びσインナーと呼ばれる）を調整することができる。さらに、照明器ＩＬは、インテグレータＩＮ、コンデンサＣＯなどの他のさまざまな構成要素を含むことができる。この照明器を使用して、所望の断面均一性及び断面強度分布を有するように放射ビームを調整することができる。

放射ビームＰＢは、支持構造（例えばマスク・テーブルＭＴ）上に保持されたパターン形成装置（例えばマスクＭＡ）に入射し、このパターン形成装置によってパターン形成される。マスクＭＡを横切った後、放射ビームＰＢは投影系ＰＬを通過する。レンズＰＬは、基板Ｗの標的部分Ｃ上にこのビームを集束させる。後に詳細に説明する浸漬フードＩＨは、投影系ＰＬの最終要素と基板Ｗの間の空間に浸液を供給する。

第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計装置、直線エンコーダ又は容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＰＢの通り道に別の標的部分Ｃが配置され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には明示されていない）を使用して、例えばマスクＭＡをマスク・ライブラリから機械的に取り出した後に、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配置することができる。マスク・テーブルＭＴの移動は一般に、第１の位置決め装置ＰＭの一部分を構成する長ストローク・モジュール（おおまかな位置決め）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の移動は一般に、第２の位置決め装置ＰＷの一部分を構成する長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合には（スキャナとは対照的に）、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータにだけ接続し、又はマスク・テーブルＭＴを固定することができる。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Ｐｌ、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。図示の基板位置調整用マークは専用の標的部分を占めているが、これらのマークは標的部分間の空間に配置することができる（これらはスクライブ・レーン・アライメント・マークとして知られている）。

同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に提供される状況では、マスク位置調整用マークはダイとダイの間に配置することができる。

図示の装置は下記の少なくとも１つのモードで使用することができる。

１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを本質的に静止した状態に保ち、放射ビームに付与されたパターン全体を、１つの標的部分Ｃの表面に一度に投影する（すなわち１回の静的露光）。次いで、別の標的部分Ｃを露光できるように、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、露光野の最大サイズが、１回の静的露光で結像される標的部分Ｃのサイズを限定する。

２．走査モードでは、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとを同時に走査し、放射ビームに付与されたパターンを標的部分Ｃに投影する（すなわち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の速度及び方向は例えば、投影系ＰＬの拡大（縮小）倍率及び像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光野の最大サイズが、１回の動的露光における標的部分の（非走査方向の）幅を限定し、走査運動の長さが標的部分の（走査方向の）高さを決定する。

３．他のモードでは、プログラム可能パターン形成装置を保持したマスク・テーブルＭＴを本質的に固定し、放射ビームに付与されたパターンを標的部分Ｃに投影する間、基板テーブルＷＴを移動させ又は走査する。このモードでは一般に、パルス放射源を使用し、基板テーブルＷＴを移動させるごとに、又は走査中の放射パルスとパルスの間に、プログラム可能パターン形成装置を必要に応じて更新する。この動作モードは、先に参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン形成装置を利用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又は変形を使用し、或いは全く異なる使用モードを使用することもできる。

局所給液系を有する他の浸漬リソグラフィ解決法が図４に示されている。液体は、投影系ＰＬの両側の２本のみぞ入口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離散した複数の出口ＯＵＴによって除去される。入口ＩＮ及びＯＵＴは、中心に穴を有するプレートの中に配置することができ、この穴を通して投影ビームが投影される。液体は、投影系ＰＬのどちらか一方の側の１本のみぞ入口ＩＮによって供給され、投影系ＰＬのもう一方の側の離散した複数の出口ＯＵＴによって除去され、それによって投影系ＰＬと基板Ｗの間に薄い膜状の液体の流れが生じる。入口ＩＮと出口ＯＵＴのどの組合せを選択して使用するのかは、基板Ｗの移動方向によって決まる（入口ＩＮと出口ＯＵＴの残りの組合せは活動化されない）。

局所給液系を有する提案されている他の浸漬リソグラフィ解決法は、投影系の最終要素と基板テーブルとの間の空間の境界の少なくとも一部分に沿って延びるシール部材を有する給液系を提供する方法である。このような解決法が図５に示されている。このシール部材はＸＹ平面では投影系に対して実質的に固定されているが、Ｚ方向（光軸の方向）には相対的にある程度移動することができる。このシール部材と基板の表面の間にはシールが形成される。

図５に示すように、リザーバ１０が、投影系の結像野の周囲に基板に対する非接触シールを形成し、そのため、液体が閉じ込められて、基板表面と投影系の最終要素との間の空間を満たす。このリザーバは、投影系ＰＬの最終要素の下方及び周囲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、シール部材１２の内側の、投影系よりも下の空間に供給される。シール部材１２は、投影系の最終要素よりも少しだけ高く延び、液面は最終要素よりも高く上昇し、そのため液体による緩衝が提供される。シール部材１２は、一実施例ではその上端が投影系又は投影系の最終要素の形状にぴったりと一致した例えば円形の内縁を有する。この内縁の下端は、結像野の形状、例えば長方形の結像野の形状にぴったりと一致するが、そうである必要は必ずしもない。

浸液は、シール部材１２の底面と基板Ｗの表面との間のガス・シール１６によってリザーバの中に閉じ込められる。このガス・シールは、ガス、例えば空気又は合成空気、一実施例ではＮ２又は不活性ガスによって形成され、このガスは、入口１５を通してシール部材１２と基板の間のすき間に加圧供給され、第１の出口１４を通して抜き取られる。ガス入口１５の超過圧力、第１の出口１４の真空レベル及びすき間の幾何形状は、液体を閉じ込める高速の内向ガス流が生じるように調整される。このような系は、これによりその全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願ＵＳ１０／７０５７８３に開示されている。

図６は、図５の基板の露光領域付近の拡大図である。図６には、リソグラフィ装置、例えば図１のリソグラフィ装置で処理するための準備が整った基板Ｗが示されている。基板Ｗの表面は、放射感受性材料ＲＥＳ（すなわちいわゆる「レジスト」又は「フォトレジスト」）の層でコーティングされている。放射感受性材料ＲＥＳの厚さは約２００ｎｍである。実質的に平坦に仕上げられているとはいえレジスト層ＲＥＳは完全に平坦とはいえず、レジスト層ＲＥＳは隆起部分（ｒｉｄｇｅ）を有する表面トポグラフィ２０を有する。

さらに、図６の領域Ａの拡大図である図７に示すように、レジスト層ＲＥＳの材料の「疎水」性のため、レジスト層ＲＥＳは、浸液ＬＩＱと基板Ｗ上のレジスト層ＲＥＳとの間の界面２２で浸液ＬＩＱをはじく傾向を有する。言い換えると、レジストＲＥＳの表面２０は容易には濡れない、又は完全には濡れない傾向を有する。したがって、露光領域のレジストＲＥＳの表面２０を適切に濡らすため、浸液をレジストＲＥＳと接触させて一定の時間置き、レジストＲＥＳを適切に濡れさせてもよい。しかし、この方法では、基板Ｗの新しい標的部分Ｃ、すなわち基板Ｗの乾いた部分が照射のために露光系の下に配置されるたびに、露光領域が適切に濡れるまでかなりの時間、待つ必要がある。この状況はおそらくは製造プロセスを遅らせ、その結果としてスループットが低下するので、望ましくない場合がある。

「水をはじく」ことを意味する「疎水」という語が使用されているが、浸液は水に限定されず、適当な任意の液体とすることができることを理解されたい。したがって本出願においては語「疎水」を、「液体をはじく」ことを意味するより広い意味で解釈しなければならない。

さらに、レジストの表面の隆起部分を有するトポグラフィのため、レジスト層ＲＥＳの隆起部分と浸液ＬＩＱの表面の間の裂け目の中に気泡２４が捕捉される可能性がある。浸液ＬＩＱとレジスト層ＲＥＳの間の界面２２に捕捉された気泡は、印刷され得る欠陥をレジスト層ＲＥＳの表面に生み出し、且つ／又は浸液を通過する放射の散乱を引き起こし、したがって走査中にレジストに到達する放射の特性を変化させる可能性がある。このことは、基板上に露光される像の品質に深刻な影響を及ぼす。さらに、基板テーブルの表面の隆起部分を有するトポグラフィのため、基板テーブルの表面の隆起部分と隆起部分の間の裂け目の中にも気泡が捕捉される可能性がある。基板テーブルの表面、例えば基板テーブルの表面のイメージ・センサが位置する領域に捕捉された気泡も、測定に誤差を生じさせる可能性がある。

さらに、時間が経過し又は浸液が移動すると、これらの気泡は最終的にその捕捉状態から解放される。局所給液系では、露光のたびに浸液スポットが基板の１つの標的領域から基板の別の標的領域へと移動するので、基板のそれぞれの新しい標的領域で気泡が十分に解き放たれるまでにはある待ち時間が必要となる。しかし、露光標的領域ごとに一定の時間待つことによって、走査時間が極端に長くなる。製造が遅れ、その結果、スループットが低下するので、このことは望ましくない。

浸液がレジスト層の表面と接触するときに起こり得るもう１つの問題は、レジスト層の１種又は数種の化学物質が浸液中に浸出する可能性があることである。浸液中に化学物質が存在することによって浸液の物理的及び光学的特性が変化する可能性があり、おそらくは走査時の結像の質が低下する。浸液中に化学物質が存在することによって、投影系の汚染、したがって結像の質の低下につながる可能性もある。この問題の１つの解決方法は、標的位置ごとに浸液を十分に洗い流すことである。しかし、これが時間のかかる作業となることがあり、たとえ浸液が洗い流されたとしても、浸液中に浸出したレジスト層の少量の化学物質の存在によって浸液は依然として「汚染」されている可能性がある。

１つ又は複数の上記欠陥及びその他の欠陥を克服するために、例えば基板Ｗを浸液ＬＩＱと接触させる前に、プレウェッティング（ｐｒｅｗｅｔｔｉｎｇ）液ＰＬＩＱを使用してレジスト層ＲＥＳを予め濡らしておくことができる。プレウェッティング液ＰＬＩＱはレジスト層ＲＥＳのほぼ全面に接触させることができ、したがって、レジスト層ＲＥＳの隆起部分を有するトポグラフィを図８に示すようにプレウェッティング液ＰＬＩＱで満たすことができる。さらに、基板テーブルの表面をプレウェッティング液ＰＬＩＱを使用して予め濡らすこともできる。このようにすると、基板テーブルを露光ステーションへ移動させる前、又は測定ステーションでの測定の前に、基板テーブルの表面、例えば基板テーブルの表面のイメージ・センサが位置する領域に捕捉された気泡を逃がすことができる。

基板の一領域の拡大図を示す図８Ａに示すように、プレウェッティング液層ＰＬＩＱはレジスト層ＲＥＳの上に付着され、したがってガスを捕捉する可能性がある実質的に全ての空隙を満たす。その結果、レジスト層ＲＥＳの隆起部分を有するトポグラフィの空隙の中に捕捉されたかもしれない気泡が追い出され、気泡の数が減る。さらに、基板のそれぞれの標的領域を露光する前に、浸液ＬＩＱの適用後の気泡の解放を待つ時間を排除し又は短縮することができる。プレウェッティング液ＰＬＩＱでレジスト層ＲＥＳを予め濡らす結果、レジスト層ＲＥＳの露光をより速く且つ／又はより良好に実行することができる。さらに、プレウェッティング液ＰＬＩＱでレジスト層ＲＥＳを予め濡らすことによって、レジスト層ＲＥＳの１種又は数種の化学物質及び／又は粒子を、ある時間の間にプレウェッティング液体ＰＬＩＱ中へ浸出させることができる。一実施例ではこの時間の長さが、この１種又は数種の化学物質及び／又は粒子のうちのかなりの量又は実質的に全量がそれぞれプレウェッティング液ＰＬＩＱ中に浸出することができる長さである。次いで、浸出された１種又は数種の化学物質及び／又は粒子を含むプレウェッティング液ＰＬＩＱの一部又は全部を、例えば浸液ＬＩＱで置き換えることによって除去することができる。このようにすると、パターン形成されたビームが露光時にその中を通過する液体は、像の品質に不利な影響を及ぼす可能性がある浸出された１種又は数種の化学物質並びに／或いは粒子をかなり少量しか含まない。

図８Ｂに示すように、レジスト層ＲＥＳの上にプレウェッティング液ＰＬＩＱを付着させた後に、レジスト層を有するこの基板Ｗを浸液ＬＩＱと接触させることができる。プレウェッティング液ＰＬＩＱと浸液ＬＩＱとは異なる化学組成を有することができる。しかし一実施例では、浸液ＬＩＱと実質的に同じ組成を有するようにプレウェッティング液ＰＬＩＱが選択される。こうするのは、これらの２つの液体ＬＩＱとＰＬＩＱとがより適合することを保証するためである。屈折率の変動が結像の質を低下させる可能性があるため、一実施例では、これらの２つの液体間の可能な屈折率の差を低減させ又は排除するために、２つの液体ＬＩＱとＰＬＩＱが同じ温度に維持される。このようにすると、プレウェッティング液ＰＬＩＱで予め濡らされたレジスト層ＲＥＳに浸液ＬＩＱを供給しても、浸液とプレウェッティング液とが適合していない場合に生じるであろう問題は生じないはずである。

プレウェッティング液ＰＬＩＱで基板Ｗを予め濡らすことによって、レジスト層ＲＥＳの表面は浸液と適合するようになる。言い換えると、プレウェッティング液ＰＬＩＱで基板を予め濡らすことによって、レジスト層の表面は浸液ＬＩＱをはじきにくくなる。例えば、レジスト層又はレジスト層上のトップコートが加水分解され、より親水性にされて、このレジスト層又はトップコートが化学的に活性になる。

浸液は、浸液が放射ビームにとって少なくとも部分的に透明となり、その結果、放射ビームの少なくとも一部分がレジスト層に到達するように選択される。

一実施例では、プレウェッティング液ＰＬＩＱが水を含むように選択され、浸液ＬＩＱもやはり水を含むように選択される。他の実施例ではプレウェッティング液が、Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造されているＡＱＵＡＴＡＲなどのトップコートを含むように選択される。

基板のレジストの全部又は一部を予め濡らすこと（プレウェッティング）は、リソグラフィ装置内で、基板の標的部分を露光する前に実施される。例えば図９Ａ及び９Ｂに示す実施例では、このプレウェッティング操作が、リソグラフィ装置の露光ステーション３２での基板の露光の前に、リソグラフィ装置のステーション３０で実施される。この特定のケースでは、ステーション３０が、基板テーブルＷＴ及び／又は基板Ｗの測定及び／又は各種アライメント操作が実施されるリソグラフィ装置内の（例えば図１に示された）基板テーブルＷＴの位置である測定ステーション３０を含む。測定ステーション３０では、例えば測定センサ３４（例えば光学エンコーダ、容量センサなど）を含む測定系が使用される。露光ステーション３２は、投影レンズ系を通した基板Ｗの露光が実施されるリソグラフィ装置内の位置である。一実施例ではステーション３０が、一般にリソグラフィ装置の基板ハンドリング室の中で、例えば基板が基板ハンドラ・ロボットによって基板テーブルＷＴ上に配置される前に、基板のプリアライメントが実施されるプリアライメント・ステーション３０である。ステーション３０は一般に、基板の一部に浸液を供給しその部分を露光する前に基板のその部分を予め濡らすことができる位置である限りは、基板ハンドリング室を含む、リソグラフィ装置内の１つ又は複数のほぼ全ての位置とすることができ、実際、ステーション３０が露光ステーション３０であってもよい。一実施例では、基板を濡らす時間、気泡を除去する時間などによってリソグラフィ・プロセスが遅れないように、プレウェッティングが１つの位置で「オフライン」で実施される。

図９Ａ及び９Ｂは、２つの基板テーブルＷＴがステーション３０と露光ステーション３２の間で移動又は交換される一実施例を示している。図９Ａ及び９Ｂはそれぞれ、露光ステーション３２及びステーション３０の側面図及び上面図を示す。このケースではステーション３０が測定ステーションを含む。図９Ａ及び９Ｂではこれらの２つの基板テーブルＷＴの交換が点線によって示されている。一実施例では、２つのステーション３０と１つの露光ステーション３２の間を２つの基板テーブルが移動する。一方の基板テーブルが一方のステーション３０と露光ステーション３２の間を移動し、もう一方の基板テーブルがもう一方のステーション３０と露光ステーション３２の間を移動し、これらの２つの基板テーブルが１つの露光ステーション３２を交互に使用する。１台のリソグラフィ装置にこのような配置を含めることの潜在的な利点は、１枚の基板を露光している間に次に露光する基板の測定を実施できることによるスループットの増大である。例えば、浸液を使用しない第１の位置にあるテーブルを用いてレベリング（ｌｅｖｅｌｉｎｇ）測定を実施し、浸液が存在する第２の位置にあるテーブルを用いて露光を実施する。或いはリソグラフィ装置がテーブルを１つだけ有することもでき、この場合には、測定ステーションと露光ステーションとを１つの位置とし、又はこの１つの基板テーブルがその間を移動する２つの位置とすることができる。

このリソグラフィ装置には給液系３６Ａ、３６Ｂが提供されている。給液構造３６Ａは、例えば測定ステーション３０で、レジスト層ＲＥＳの上にプレウェッティング液ＰＬＩＱを供給するように構成され、給液構造３６Ｂは、露光ステーション３２で、予め濡らされた基板Ｗと投影系ＰＬの間の空間に浸液ＬＩＱを供給するように構成されている。

給液構造３６Ａは、プレウェッティング液ＰＬＩＱを含む液源３８に接続された入口３７を備える。入口３７は、レジスト層ＲＥＳの上に液ＰＬＩＱを適用するように適合されている。給液構造３６Ａはさらに、レジスト層ＲＥＳから液ＰＬＩＱが除去されるようにポンプ４０に接続された出口３９を備える。

給液構造３６Ｂは、浸液ＬＩＱを含む液源４２に接続された入口４１を備える。入口４１は、レジスト層ＲＥＳの上に浸液ＬＩＱを供給するように適合されている。給液系３６Ｂはさらに、浸液ＬＩＱを吸い上げるようにポンプ４４に接続された出口４３を備える。先に述べたとおり、プレウェッティング液と浸液ＬＩＱは同じ液体、又は類似の液体、又は完全に異なる液体とすることができる。これらの２つの液体が異なる場合、これらの液体は異なる２つの液源３８及び４２から供給される。これらの２つ液体が同じ液体である場合、例えば両方ともに水である場合には単一の液体源を使用することができる。リソグラフィ装置内の所望の位置に液体を分配する適当な配管を提供して、リソグラフィ装置の１つの位置（例えば測定ステーション）で基板Ｗを予め濡らし、基板の別の位置（露光ステーション）で、投影系ＰＬと予め濡らされた基板Ｗの間に浸液を供給することができる。

プレウェッティング操作は測定ステーションで実施されると先に述べたが、プレウェッティングはリソグラフィ装置内の任意の位置で実施することができる。例えばプレウェッティング操作は、例えば２つの基板テーブルＷＴの交換操作中に、測定ステーション３０と露光ステーション３２の間の位置で実施することができる。

他の実施例ではこのプレウェッティング操作を、局所給液系浸漬リソグラフィ装置の露光ステーションで実施することができ、この操作は、基板上の特定の標的部分を予め濡らし、その後にその標的部分を露光することによって、又は基板全体を予め濡らし、その後にそれぞれの標的部分を露光することによって実施することができる。

さらに、一実施例では、出口３９及び／又は出口４３を使用して、過剰のプレウェッティング液を除去することができる。例えば、プレウェッティング液が、基板又は基板テーブルの濡れていてはならない部分と接触する可能性がある。他の実施例では、多すぎる量の液体が適用され、又は液体が不規則に適用されることがある。さらに又は代替として、出口３９及び／又は出口４３を使用して、大部分のプレウェッティング液を除去し、レジスト層の裂け目を満たすだけの少量の液体が残るようにすることもできる。例えば、レジストの裂け目を満たすために、厚さが例えば２μｍ未満のプレウェッティング液の薄い膜を残すことができる。薄いプレウェッティング液の膜は、プレウェッティング液が多すぎる場合に起こり得る蒸発冷却を低減させるのに役立つ点で有利になることがある。蒸発冷却の低減はオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）問題を最小化するのに役立つ。このことは、例えば、浸出された一種又は数種の化学物質及び／又は粒子を含むプレウェッティング液体を除去するために有利である。

図１０に、プレウェッティング手順及び他の手順のため基板を移送する最中にリソグラフィ装置内で実施される本発明の一実施例に基づくさまざまなステップの一例を示す。乾燥状態のレジスト層を有する基板が供給トラック５０を経由してリソグラフィ装置５２に供給される（５４）。基板は測定ステーション内に配置され、そこで基板上のさまざまな測定が実施される（５６）。次いで、任意で基板がプレウェッティング・ステーションに送られた後に、基板のレジスト層がプレウェッティング液で予め濡らされる（５８）。基板のレジスト層が予め濡らされた後、基板は露光ステーションに移され、そこで、マスク又はレチクルと基板の位置を合わせるさまざまなアライメント手順が実行され（６０）、基板の露光が実施される（６２）。この実施例では、マスクと基板の位置を合わせるさまざまなアライメント手順を実行する前に基板のプレウェッティングが実施されるように示されているが、これらのさまざまなアライメント手順を実行した後の基板を露光する直前に基板を予め濡らすことも可能である。レジスト層を、ポストベーク、現像、ハード・ベーク、結像されたフィーチャの測定及び／又は検査などの他の手順にかけることができるように、露光後、基板は露光後領域へ送られる（６４）。この一連の手順は、デバイス、例えばＩＣデバイスの個々の層をパターン形成するベースとして使用することができる。パターン形成された層は次いで、いずれも個々の層を仕上げることを目的としたエッチング、イオン注入又はドーピング、メタライゼーション、酸化、化学／機械研摩などのさまざまなプロセスを受けることができる。いくつかの層が必要な場合には、それぞれの新しい層に対してこの手順全体又はこの手順のさまざまな部分を、積み重ねられたさまざまな層のオーバーレイ（並置）をできるだけ正確に実行して繰り返す必要がある場合がある。図１０の破線の矢印６６は、追加の処理のために、すなわちデバイスの他の層を構築するために、基板をリソグラフィ装置へ戻すことができることを示している。最終的に基板上にデバイスのアレイを形成することができる。次いで、ダイシング、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）などの技法によってこれらのデバイスを互いから分離することができる。次いでこれらのデバイスを、ピンなどに接続されたキャリヤに取り付けることができる。このようなプロセスに関する詳細情報は、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。

以上の議論では、主として基板を予め濡らすことに焦点を合わせたが、パターン形成された放射ビームでの露光のために浸液が適用される他の構造を予め濡らすこともできることを理解されたい。例えば、基板テーブルの表面を予め濡らすことができる。予め濡らすことができる基板テーブルの部分の具体的な例は、パターン形成装置からのパターン形成された放射ビームで露光されるように構成され、又は格子（例えばアライメント・マーク）によってパターン形成された、基板テーブルの内部又は表面の測定センサ（透過イメージ・センサ、ドーズ・センサなど）の表面又は測定マーク（アライメント格子など）である。

本明細書ではＩＣ製造でのリソグラフィ装置の使用を特に参照するが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は、集積光学系、磁区メモリ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）、薄膜磁気ヘッドなどの製造など、この他の応用も有することを理解されたい。このような代替応用の文脈において、本明細書で使用される用語「ウェーハ」又は「ダイ」はそれぞれ、より一般的な用語「基板」又は「標的部分」と同義であると考えることができることを当業者は理解されたい。本明細書で参照する基板は、例えばトラック（一般にレジストの層を基板に塗布し、露光後にレジストを現像するツール）、測定ツール及び／又は検査ツールで、露光の前又は後に処理することができる。適用可能ならば、本明細書の開示を、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを製造するために基板を２回以上処理することができ、そのため、本明細書で使用される用語「基板」は、処理済みの複数の層をすでに含む基板を指すことがある。

本明細書で使用する用語「放射」及び「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば波長約３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの放射）を含む、全てのタイプの電磁放射を包含する。

用語「レンズ」は、文脈が許す場合、屈折及び反射光学構成要素を含むさまざまなタイプの光学構成要素のうちの１つ又はこれらの組合せを指すことがある。

以上に本発明の特定の実施例を説明したが、以上に説明した以外の方法でも本発明を実施できることを理解されたい。例えば、適用可能な場合、本発明は、以上に開示した方法を記述した１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含むコンピュータ・プログラム、或いはこのようなコンピュータ・プログラムが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）の形態をとることができる。

本発明の１つ又は複数の実施例を、先に述べたタイプの装置など、浸液が浴の形態で提供され、又は浸液が基板の局所表面領域にだけ提供される、任意の浸漬リソグラフィ装置に適用することができる。給液系は、投影系と基板及び／又は基板テーブルとの間のある空間に液体を供給する任意の機構である。給液系は、この空間に液体を供給し液体を閉じ込める１つ又は複数の構造、１つ又は複数の液体入口、１つ又は複数のガス入口、１つ又は複数のガス出口、及び／又は１つ又は複数の液体出口の任意の組合せを含むことができる。一実施例では、この空間の表面が基板及び／又は基板テーブルの一部に限定され、或いはこの空間の表面が、基板及び／又は基板テーブルの表面全体を覆い、或いはこの空間が基板及び／又は基板テーブルを包囲する。さらに、この装置で使用される浸液は、所望の特性及び使用する露光放射の波長に従ってさまざまな組成を有することができる。露光波長１９３ｎｍに対しては、超純水又は水ベースの組成物を使用することができ、そのため、浸液は時に水と呼ばれ、親水性、疎水性、湿度などの水に関係した語が使用される。

以上の説明は例示を意図したものであって、限定を意図したものではない。したがって、前記請求項の範囲から逸脱することなく記載の発明に変更を加えることができることを当業者は理解されたい。

ＳＯ 放射源
ＢＤ ビーム送達系
ＩＬ 照明系（照明器）
ＡＭ 可調整構成要素
ＩＮ インテグレータ
ＣＯ コンデンサ
ＰＢ 投影ビーム
ＭＡ パターン形成装置（マスク又はレクチル）
Ｍ１ マスク位置調整用マーク
Ｍ２ マスク位置調整用マーク
ＩＦ 位置センサ
ＭＴ 支持構造（マスク・テーブル）
ＰＭ 第１の位置決め装置
ＰＬ 投影系（レンズ）
Ｗ 基板（ウェーハ）
Ｐ１ 基板位置調整用マーク
Ｐ２ 基板位置調整用マーク
ＩＨ 浸漬フード
ＷＴ 基板テーブル（ウェーハ・テーブル）
ＰＷ 第２の位置決め装置
Ｃ 標的部分
ＩＮ 入口
ＯＵＴ 出口
ＲＥＳ レジスト
ＬＩＱ 浸液
ＰＬＩＱ プレウェッティング液
１０ リザーバ
１２ シール部材
１４ 第１の出口
１５ 入口
１６ ガス・シール
２０ レジスト層の表面
２２ 浸液とレジスト層の界面
２４ 気泡
３０ 測定ステーション
３２ 露光ステーション
３４ 測定センサ
３６Ａ 給液構造
３６Ｂ 給液構造
３７ 入口
３８ 液源
３９ 出口
４０ ポンプ
４１ 入口
４２ 液源
４３ 出口
４４ ポンプ

Claims (5)

1. リソグラフィ投影装置であって、
   所望のパターンに従って放射ビームにパターンを形成するように構成されたパターン形成装置を保持するように構成された支持構造と、
   放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた表面を有する基板を保持するように構成された第１の基板テーブルと、
   前記表面を有する更に別の基板を保持するように構成された第２の基板テーブルと、
   基板の標的部分に前記放射ビームを向け露光ステーションを有する投影系と、
   基板を測定する測定ステーションと、を備え、
   前記第１の基板テーブルは、前記第２の基板テーブルが前記測定ステーションにある間に前記露光ステーションにあるように構成及び配置され、各々の基板テーブルは、前記露光ステーション及び測定ステーションを交互に使用し、
   前記放射感受性材料の層の上にプレウェッティング液を供給して露光される基板を予め濡らすように構成され、予め濡らされた基板と前記投影系の少なくとも一部との間の空間に浸液を供給するように構成された給液系を備え、
   前記給液系は、前記装置内の第１の位置で前記プレウェッティング液を供給するように構成された第１の給液構造と、前記第１の位置から変位した前記装置内の第２の位置で前記浸液を供給するように構成された第２の給液構造とを備えたリソグラフィ投影装置。
2. 前記第１の位置が前記装置内の測定ステーションの位置である、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の位置がプリアラインメントステーションの位置である請求項１に記載の装置。
4. 前記第１の位置が基板ハンドリング室である請求項１に記載の装置。
5. 前記第２の位置が前記装置内の露光ステーションの位置である、請求項１乃至４に記載の装置。

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