JP4500954B2 - 液浸リソグラフィシステム - Google Patents

Description

本発明は半導体装置の製造に用いる液浸リソグラフィシステムに関し、特に液浸リソグラフィシステムのシールリングキャリヤに関する。

超ＬＳＩ（Very Large Scale Integrated：ＶＬＳＩ）回路の製造には、半導体ウェーハ（基板）の表面上に所定の回路及び部品を画定して形成するために、多くのフォトリソグラフィ工程が必要であった。従来のフォトリソグラフィシステムは、複数の基本サブシステム、光源、光伝送素子、フォトマスク・レチクル及び電子制御装置を含む。そして、これらのシステムによりマスク・レチクルで画定された所定の回路画像を、感光性フィルム（フォトレジスト）が塗布されている半導体ウェーハ上に投射する。回路は、超ＬＳＩ技術の進歩に伴い、幾何学的に小型化かつ高密度化されるため、更に小さな解像度（さらに小さいフィーチャ・サイズ）の投影及び印刷能力を備えたリソグラフィ装置が必要であった。そして、このような装置は、１００ｎｍよりも小さいフィーチャ解像度でフィーチャを形成することが現在求められている。また新しいデバイス世代の出現と同時に、装置に対する要求も高まり、現在、フォトリソグラフィ工程で要求されているフィーチャ解像度は、６５ｎｍやそれ以下のレベルにまで向上している。

液浸リソグラフィは、解像度を大幅に向上させるために以前から利用されてきた。液浸レンズリソグラフィは、フォトレジストパターン印刷工程の露光工程において、光投射システムの末端対物レンズ要素と半導体ウェーハ（基板）の表面との間の隙間全体を液体媒質で充填することを特徴とする（例えば、特許文献１参照）。そして、液体媒質を液浸レンズとして用いると、露光光の屈折率が改善され、リソグラフィシステムの解像能力を向上させることができる。これはレーリー（Rayleigh）の解像公式（Ｒ＝ｋ１λ／Ｎ．Ａ．）で表される。ここでＲ（フィーチャ・サイズ解像度）は、ｋ１（所定のプロセス定数）、λ（透過光の波長）及びＮ．Ａ．（光投射システムの開口率）に応じて決定される。ここで注意しなければならないことは、Ｎ．Ａ．は屈折率の関数でもあり、Ｎ．Ａ．＝ｎ ｓｉｎθである点である。変数ｎは、対物レンズとウェーハ基板の間の液体媒質の屈折率であり、θはレンズに対する透過光の受光角である。

受光角が固定されて屈折率（ｎ）が大きいときには、投射システムの開口率が大きくなることが分かる。そのため、小さいＲ値（例えば、大きい解像度）を提供することができる。従来、液浸リソグラフィシステムは、脱イオン水を対物レンズとウェーハ基板の間の液浸流体として用いていた。例えば１９３ｎｍの波長は、空気の屈折率が約１．００であるのに対し、２０℃の脱イオン水では屈折率が約１．４４である。これから分かるように、液浸リソグラフィシステムは、脱イオン水を液浸流体として用いると、フォトリソグラフィ工程の解像度を大幅に向上させることができる。

しかし液浸リソグラフィシステムを用いると、ウェーハチャック／ステージ上でウェーハを密封することは困難であった。シールリングを用いた場合、流体乱れや微粒子汚染からウェーハを保護することができるが、このシールリングは微粒子を除去するため、洗浄を頻繁に行う必要があった。またシールリング及び／又はウェーハのロード及びアンロードを頻繁に行うには、シールリングに適用する適切なキャリヤ機構が必要であった。

そのため、液浸リソグラフィの改良されたシールリングの配置構造が求められていた。

図１は、従来の液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。図１に示すように、リソグラフィシステムの液浸印刷部分１００は、その上面でフォトレジスト塗布ウェーハ１０６を支持して固定する真空チャネル１０４が組み込まれた移動可能なウェーハチャック／ステージ１０２を含む。フォトレジスト塗布ウェーハ１０６の上面に配置された液浸流体１０８は、リソグラフィの光投射システムのウェーハと末端対物レンズ要素１１０の間の空間全体を代替している。液浸流体１０８は、フォトレジスト塗布ウェーハ１０６の上面と対物レンズ要素１１０の底面へ直接接触している。

２つの流体貯留部は、液浸領域の流体に直接接触するように配置されている。そして、液体供給槽１１２により、対物レンズ要素１１０の真下に配置された液浸領域へ液浸流体の供給及び注入を行う。注入された液浸流体は、液浸領域の毛管力により保持されるか、レンズと共に移動する固定装置内に封入される。一般に液浸流体の厚みは１〜５ｍｍの間である。また液体回収槽１１４は、液浸流体１０８からの出力流体の回収や受け取りのために用いられる。ここで注意しなければならないことは、液浸流体が液体供給槽１１２から液浸流体１０８を通って液体回収槽１１４へ向かって流れるという点である。上述の液浸流体の流動は、機械ハードウェア及び電気・電子制御装置により管理や制御を行うことができる。図１に示すように、リソグラフィシステムの末端対物レンズ要素１１０の上方に記載されている下向きの矢印は、対物レンズ要素１１０へ照射され、液浸レンズ１０８を通ってフォトレジスト塗布ウェーハ１０６に到達するパターン画像露光光１１６の進む方向を示す。フォトレジスト塗布ウェーハ１０６の液浸リソグラフィ印刷の一般の操作工程において、ウェーハチャック１０２は、液浸流体１０８、液体供給槽１１２、液体回収槽１１４、対物レンズ要素１１０及びパターン画像露光光１１６の固定位置の下方で、ウェーハの各露光目標領域まで移動する。
特開２００６−３２４６６２号公報

図１は、一般の液浸リソグラフィシステムの構成を示す。この構成により液浸リソグラフィ工程は効率良く行うことができる。しかしながら、システムの操作効率及び液浸リソグラフィ工程の品質に影響を与える実体構造及び工程には、実用面において幾つかの問題があった。それらの問題は図２において示されている。図２は、図１に似た典型的な液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。しかし、このハードウェア要素は、図１と異なりウェーハ基板の縁に配置されている。図２に示すように、リソグラフィシステムの液浸印刷部分２００は、移動可能なウェーハチャック／ステージ２０２に真空チャネル２０４が組み込まれているため、ウェーハステージ２０２の上面でフォトレジスト塗布ウェーハ２０６を支持して固定することができる。そして、フォトレジスト塗布ウェーハ２０６の上面に配置された液浸流体２０８は、リソグラフィの光投射システムの末端対物レンズ要素２１０とウェーハとの間の空間全体を代替している。流体２０８は、フォトレジスト塗布ウェーハ２０６の上面と対物レンズ要素２１０の底面とに直接接触している。液体供給槽２１２及び液体回収槽２１４の２つの流体貯留部は、流体２０８に直接接触している。

図２に示すように、ウェーハ基板２０６の縁には液浸流体２０８が配置され、ウェーハ縁のフォトレジスト領域上で処理を行うことができる。しかし、ウェーハ基板の縁において、液体供給槽２１２から液浸領域を通って液体回収槽２１４へ流れる閉ループの流路となっている図１に示す構造とは異なる。図２に示すように、ウェーハ基板の縁で処理を行うと、液浸流体の出力流路である追加パス２１５が形成される。液浸流体は、この追加パス２１５により、液浸レンズ２０８からウェーハ基板２０６の外縁と移動可能なウェーハチャック／ステージ２０２の外縁とに沿って流れるため、液体回収槽２１４には流れない。

この制御不能で封入されていない液浸流体は、液浸リソグラフィ工程の品質に悪影響を与えた。例えば、流体の急速な損失は、特にウェーハの縁付近に冷却効果を発生させた。そのため、流体の流速が速い縁近くのウェーハはナノスケールで縮小し、事前のマスク工程において形成された下地パターンに対する露光パターンの重ね合わせ精度に悪影響を与えた。また他に、流体はウェーハとウェーハチャックの間に引き込まれやすく、そのような領域における流体蒸発は、ウェーハの下方で不均一冷却をさらに発生させ、重ね合わせ精度をさらに低下させることがあった。

さらに詳細には、液浸流体２０８のウェーハ縁の位置も液浸リソグラフィ工程の問題を引き起こすことがあった。半導体製造工程装置の正常なウェーハ処理を行う際、ウェーハ縁に微粒子が集まって汚染が発生しやすかったが、それはウェーハ縁での処理がウェーハ基板の内側よりも微粒子の発生源に近い箇所で行われることが原因であった。図２に示すように、ウェーハチャック／ステージ２０２により液浸流体２０８下にウェーハ基板２０６の縁が位置すると、液浸流体はウェーハ基板２０６の縁にある微粒子に接触する。その結果、ウェーハ基板２０６の表面から微粒子が脱落して流体２０８の中に浮かぶことがあった。そして、これら微粒子は液浸リソグラフィ露光工程に悪影響を与え、ウェーハ基板上に転写される画像パターンに歪みや乱れを発生させることがあった。さらにそれら微粒子は、ウェーハ基板の表面に堆積したり付着したりするため、後続のウェーハ処理工程に悪影響を与えることもあった。そのため、液体回収槽２１４に流入する液浸流体と液浸領域から流出する追加パス２１５とにより、液浸リソグラフィ工程と後続の製造工程に微粒子が与える悪影響を防ぐことはできなかった。流体乱れは、ウェーハ縁近くの固定装置の周囲や、ウェーハの上下左右などの他の場所で微粒子を移動させることがあった。これら微粒子は、ウェーハ上に残留して微粒子に関する欠陥を発生させることもあった。その上、この流体乱れにより気泡が発生してフォトレジストで印刷されるなど、気泡による欠陥を発生させることもあった。

液浸流体は、完全に回収されずに、液浸レンズ２０８及び液浸流体貯留部から流出して浪費された。そのため流体を回収する機構を提供し、ウェーハチャック２０２の機構部品及び電気部品、並びにその他の下地組立体が、汚染によりシステムのハードウェア及び電気部品の動作寿命を短縮させる液浸流体の追加パス２１５が不用意に濡れることを防いでもよい。しかし、追加の収集機構では、重ね合わせ精度の低減を防ぐことができずに、微粒子や気泡に関する欠陥など、他の望ましくない欠陥を発生させることがあった。

そのため、改良された液浸リソグラフィ工程のシールリングの配置構造が求められていた。

本発明の目的は、液浸流体が微粒子汚染領域に接触しないように、液浸流体に入る微粒子を最小に抑え、ウェーハ上のフォトレジストの画像及びパターンに歪みや欠陥が発生しないようにする液浸リソグラフィシステムを提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、ウェーハチャック上でウェーハ処理を行う時に良好な封止効果を提供する液浸リソグラフィシステムを提供することにある。

本発明は、ウェーハをその上に載置してから液浸リソグラフィにより処理を行うウェーハチャックと、前記ウェーハチャック上で前記ウェーハを密封する少なくとも１つのシールリングと、前記ウェーハチャックに前記シールリングをロードするか、前記ウェーハチャックから前記シールリングをアンロードするシールリングキャリヤと、前記ウェーハ及び前記ウェーハチャックに前記シールリングを吸着させる真空モジュールとを備え、前記シールリングキャリヤは、前記シールリングが動作中でない時に、前記シールリングを巻き取るローラモジュールであることを備えることを特徴とする。

前記ローラモジュールは、所定の間隔で離された２つのローラを有することが好ましい。

前記２つのローラは、それぞれの位置を維持するスプリングで互いに接続されることが好ましい。

前記２つのローラは、個別に駆動され、一方の前記ローラが他方の前記ローラに従動して回転することが好ましい。

前記２つのローラは同期駆動されることが好ましい。

前記ローラモジュールは、巻き取る時に前記シールリングを吸着する少なくとも１つの真空ポート開口をさらに備えることが好ましい。

前記シールリングの少なくとも一部をオーバーラップし、前記シールリングのロード又はアンロードを行うシールリング支持枠をさらに備えることが好ましい。

前記シールリング支持枠は全環形状であることが好ましい。

前記シールリング支持枠は、少なくとも２つの分かれた円状のリング片を有することが好ましい。

前記ウェーハチャックは、前記ウェーハの上面と共平面となり、その上に設置された少なくとも一部の前記シールリングを支持する第１の凹部領域と、前記ウェーハを支持する第２の凹部領域と、を有することが好ましい。

前記ウェーハチャックは、前記ウェーハをアンロードする時に、前記ウェーハを持ち上げて支持する少なくとも一組の支持要素を有することが好ましい。

前記シールリングキャリヤは、前記シールリングを持ち上げるリフトアームをさらに備えることが好ましい。

前記ウェーハに前記シールリングを保持し、前記シールリングとともに作動する強化リングをさらに備えることが好ましい。

前記強化リングの内径は前記シールリングの内径よりも大きく、前記ウェーハに接触しないことが好ましい。

本発明の液浸リソグラフィシステムは、シールリング及びシールリングキャリヤの使用により、液浸リソグラフィ露光工程の間中に液浸流体を封入する効果的な手段を提供することができる。また、ウェーハ基板の表面及びウェーハチャック／ステージの周囲の縁上に軟質シールリングが配置されているため、液浸リソグラフィ工程の全体を通して、ウェーハ基板の縁においてウェーハ基板及び液浸流体貯留部に液浸流体の封入を容易に行うことができる。シールリングは、シールリングキャリヤ装置を使用してシールリングをその作業位置に載置したり作業位置から除去したりすることができる。液浸流体は、浪費や損失がほとんど無い状態で制御や保存を行うことができる。その上、シールリング（特に強化リング）により、被覆されたウェーハ縁に液浸流体が接触されないようにして、液浸流体に微粒子が入らないようにする。シールリングを使用すると重ね合わせ精度を向上させることができる。これにより、液浸リソグラフィ及び後続の処理工程は、より高い品質と完成度を達成し、歪みや欠陥が少ないフォトレジストイメージ及びパターンを形成することができる。

本発明は、シールリング及びシールリングキャリヤを複数の実施形態により説明する。本発明の方法及び装置は、製造装置や工程以外に、既存のシステム及び工程にも容易に適用することができる。本発明の方法及び装置は、現在の技術である１５０〜４５０ｎｍの露光波長を有する液浸リソグラフィシステムだけでなく、さらに短い波長を有する未来のシステムにも適用することができる。そのため本発明は、信頼性、性能及び品質の高い半導体装置を製造することができる。

本発明は、液浸リソグラフィ露光工程の間中で液浸領域の中にある液浸流体の密封及び制御を行う改良されたシステム及び方法を提供する。本発明は、ウェーハ基板縁を塗布することによりウェーハ基板及び液浸流体貯留部へ液浸流体の密封及び封入を行うシールリング装置を有する。本発明は、シールリングキャリヤ装置により、作業位置にシールリングを置いたり、作業位置からシールリングを取り除いたりする。以下、本発明による液浸リソグラフィシステムでシールリングの処理を行う実施形態を複数提供する。その上、本発明による液浸リソグラフィシステムで用いられるシールリングキャリヤの実施形態を複数提供する。

図３は、本発明の一実施形態による液浸リソグラフィシステムに一体化されたシールリングを示す断面図である。リソグラフィシステムの液浸印刷部分３００は、その上面でウェーハ基板３０６の保持及び固定を行う真空チャネル３０４が組み込まれた移動可能なウェーハチャック／ステージ３０２を示す断面図である。ウェーハチャック／ステージ３０２には、ウェーハサイズの変化に対応する空間を残しながらウェーハ基板３０６の外周及び厚みにほぼ合致し、上面からウェーハ基板３０６を配置することができる凹部３０７が形成されている。ウェーハ基板３０６は、その上面位置がウェーハチャック／ステージ３０２の非凹設部の上面と平らで同一平面となっている。液浸流体３０８は、リソグラフィの光投射システムの末端対物レンズ要素３１０とウェーハの間にある空間の少なくとも一部の体積を代替するウェーハ基板３０６の上面に配置されている。液浸リソグラフィのある工程では、流体がフォトレジスト塗布ウェーハ３０６の上面と対物レンズ要素３１０の底面に直接接触している。２つの流体貯留部（液体供給槽３１２及び液体回収槽３１４）は、ウェーハとレンズ要素３１０の間の空間に液浸流体３０８を保持するその他の付属品とともに、流体封入特徴とまとめて呼ばれる。

ウェーハ基板３０６の縁に位置する液浸流体３０８は、フォトレジスト領域において処理を行う。ウェーハ基板３０６の縁では、その上面にシールリング３１８が配置されているため、ウェーハ基板３０６の外縁にシールリング３１８が接触され、ウェーハ基板３０６の縁に隣接されたウェーハチャック／ステージの一部とオーバーラップして接触する。シールリング３１８は、液浸領域３０９の中に液浸流体を封入する。シールリング３１８は、液浸領域及び液浸流体貯留領域３１２、３１４からの余剰の液浸が流出することを防ぐ。シールリング３１８で液浸流体を封入すると、流体の流動及び使用を良好に制御して維持することができる。ウェーハ基板の内部及び縁における液浸リソグラフィ工程は、流体の流動及び使用が同じである。そのため液浸流体の損失及び浪費を最小に抑え、液浸領域３０９及び液浸流体貯留ループの中の流体フロー動態（fluid flow dynamics）は一定で安定する。さらにここで注意しなければならないことは、シールリング３１８によりウェーハ基板３０６の外縁を覆い、ウェーハ基板３０６の縁に位置する微粒子が液浸流体及びウェーハ基板３０６の表面を汚染することを防ぐことができる点である。これにより、液浸流体及び液浸領域３０９は清潔に保たれ、微粒子により液浸リソグラフィ工程に歪みや干渉が発生しないようにする。また、シールリングの下方に微粒子を密封する利点としては、後続工程においてウェーハ基板の内表面上に微粒子が付着して損壊が発生することがないという点である。同様に、乱流により気泡が発生しないため、ウェーハの不均一冷却による重ね合わせ精度の誤差を除去することもできる。

図４は、本発明の他の実施形態による液浸リソグラフィシステムにシールリングが装着されたときの状態を示す断面図である。図４に示すように、リソグラフィシステムの液浸印刷部分４００は、その上でフォトレジスト塗布ウェーハ４０６を支持して固定する真空チャネル４０４が組み込まれた移動可能なウェーハチャック／ステージ４０２を有する。ウェーハチャック／ステージ４０２は、その上面に２段凹部が形成されている。ウェーハチャック／ステージ４０２の２段凹部の第１の段差凹部４０５は、ウェーハの設置に適合するように、ウェーハ基板４０６の厚みと外周に合致した外周と厚みを有し、ウェーハの上面は、第１の段差凹部領域と平らで同一平面である。また、第２の段差凹部４０７が設けられているため、シールリング４１８は、凹部の周囲内に配置されてウェーハ基板４０６の外縁に接触し、ウェーハに隣接したウェーハチャック／ステージ４０２の第２の段差凹部の一部４０９に接触してオーバーラップされている。第２の段差凹部４０７は、設置されたシールリング４１８の上面が、ウェーハチャック／ステージ４０２の非凹設部の外縁上面と、平らで同一平面となるように形成された深さを有する。

ウェーハ基板４０６の縁近くに位置する液浸流体４０８は、フォトレジスト領域上で処理が行われる。液浸流体４０８は、フォトレジスト塗布ウェーハ４０６の上面に配置され、ウェーハと末端対物レンズ要素４１０の間の空間の少なくとも体積の一部を代替する液浸流体を含んでいる。ウェーハチャック／ステージ凹部がダブルステップ構造で構成されているため、液浸領域４０９内の液浸流体は、シールリング４１８により密封することができる。図４に示すように、本実施形態は液浸流体の追加の出力流路が無くなっている。図４に示すように、本実施形態は、液浸リソグラフィシステム内の液浸流体の使用及び流動を効果的に制御することができるだけでなく、ウェーハ縁の微粒子が液浸リソグラフィシステム及びウェーハ基板の表面上に導かれて発生させる汚染を最小限に抑えることができる。

ここでさらに注意しなければならないことは、液浸領域及び液浸流体を効果的に密封することができる限り、ウェーハチャック／ステージ及びシールリングの設計及び形態は変更することができるという点である。例えば、可撓性シールリングを形成し、ウェーハチャック／ステージをカバーする範囲を超えるまでシールリングを延伸させるとともに、下向きに延伸させてチャック／ステージ（図示せず）の一部をカバーしたり遮蔽したりすることもできる。また他の実施形態では、半剛体で非常にスムースな状態のシールリングを、直径が小さいウェーハチャック／ステージ上へ設置し、シールリングを同一平面上で延伸させてウェーハチャック／ステージ（図示せず）の外縁を超えるように配置してもよい。

本実施形態のシールリングキャリヤ装置は、ウェーハ基板及びウェーハチャック／ステージ上にシールリングを設置したりウェーハ基板及びウェーハチャック／ステージ上からシールリングを取り除いたりすることができる。本実施形態のシールリングキャリヤは、シールリングの位置まで移動してシールリングの設置や除去を行う伸縮可能なアームとして液浸リソグラフィシステムの液浸印刷部分の中に組み込まれている。シールリングの真上に直接移動すると、ウェーハチャック／ステージ上にあるシールリングの設置や除去を行うために垂直に移動させてもよい。シールリングキャリヤのアームがシールリングを吸着する位置にあるとき、ウェーハチャック／ステージからシールリングを除去し、シールリングアーム及びキャリヤが収縮してウェーハステージ／チャックから離れた別の場所に移動し、シールリングの保存や交換の動作を行う。シールリングキャリヤには小型の真空ポート開口が所定位置に設けられ、この開口の真空圧力によりシールリングの吸着、ピックアップ及び搬送を行う。

図５は、本発明の一実施形態による液浸レンズリソグラフィシステムに組み込まれたシールリングキャリヤ組立体を示す断面図である。図５に示すように、ウェーハチャック／ステージ４００の組立体は、ウェーハチャック／ステージ４０２及びウェーハ基板４０６の上面の工程位置にシールリング４１８が配置されている。シールリングキャリヤ組立体５００は、シールリング４１８の真上に位置している。シールリングキャリヤ組立体５００は、シールリングアーム５０４に装着されたシールリングキャリヤ５０２を含む。シールリングアーム５０４及びシールリングキャリヤ５０２の内部には真空チャネル５０６が複数形成されている。シールリングキャリヤ５０２のシールリングアーム５０４がシールリングに接触するまで移動すると、真空吸引力によりシールリング４１８の吸着、ピックアップ及び移動の動作を行う開口を有するシールリング接触点５０８がシールリングキャリヤの所定位置に設置される。ここで注意しなければならないことは、シールリングキャリヤ組立体５００は、同一のｘ−ｙ平面上で伸縮することができる点である。所定の延伸位置に設置されると、シールリングキャリヤ組立体５００は、鉛直のｚ軸方向で上下に移動してシールリング４１８に接触する。シールリングキャリヤ組立体５００は、シールリング４１８を保存場所まで移動したりウェーハチャック／ステージ組立体４００から離れた場所へ移動したりするために用いることもできる。

図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の実施形態によるシールリングキャリヤを示す底面図である。図６Ａ〜図６Ｄに示す各シールリングキャリヤは、前述したものとほぼ同じ機能を有するが、それぞれの外観構造及び／又は形状は異なっている。図６Ａに示すシールキャリヤは、環状構造に形成されている。シールリングキャリヤアーム６０２は、その一端部が環状のシールリングキャリヤ６０４に接続されている。環状のシールリングキャリヤ６０４の円周及び直径は、シールリングの円周及び直径とほぼ同じである。シールリングキャリヤアーム６０２及びシールリングキャリヤ６０４の中に形成されている真空チャネル６０６は、シールリングキャリヤ６０４の所定のシールリング接触位置にある小さな真空ポート開口６０８まで導かれて分布されている。

図６Ｂは、折り畳み可能な十字構造に形成されたシールキャリヤを示す。シールリングキャリヤアーム６０２は、１つの固定されたアーム６０４と、シールリングキャリヤアーム６０２の一端部に接続された１つの折畳み自在なアーム６０５とを含んだ折り畳み可能な十字構造のシールリングキャリヤである。シールリングキャリヤアーム６０２が動作位置まで延伸すると、１つの折畳み自在なアーム６０５の軸と固定アーム６０４の軸とが垂直な十字形状となり、１つの折畳み自在なアーム６０５が折り畳まれないようにする。シールリングキャリヤアーム６０２及びシールリングキャリヤの２つの十字形状のアーム６０４、６０５の中に真空チャネル６０６が形成され、シールリングキャリヤアーム６０４、６０５に設けられたシールリング接触点上にある小さな真空ポート開口６０８まで真空圧力を分布させて送る。これらシールキャリヤアーム６０４、６０５の構成と、真空ポート開口６０８の配置とにより、真空ポート開口をシールリング６１０に接触させる。ここで注意しなければならないことは、シールリング６１０のピックアップや移動を行うため、移動可能なシールキャリアーム６０５を折り畳むことができない位置まで移動させる点である。移動可能な十字形状のアーム６０５の折り畳み位置は、折畳み自在なアーム６０５がピボット点ｐで方向ｆへ折り畳まれると、折畳み自在なアーム６０５に位置が合わされる。このシールリングキャリヤの折り畳み可能な特性により、液浸リソグラフィシステムの中でシールリングキャリヤの収納や移動を行うことができる小さくてコンパクトな構造にすることができる。

図６Ｃは、もう１つの折り畳み可能に構成されたシールキャリヤを示す。シールリングキャリヤアーム６０２は、１つの固定アーム６０４と、シールリングキャリヤアーム６０２に接続された２つの折畳み自在なアーム６０５ａ、６０５ｂとを含む折り畳み可能な構造のシールリングキャリヤである。真空チャネル６０６は、シールリングキャリヤアーム６０２及び２つの折畳み自在なアーム６０５ａ、６０５ｂの中に形成され、それら小さな真空ポート開口６０８は、シールリング６１０の周囲及び直径にほぼ等しい環形状に位置合わせされる。２つの折畳み自在なアーム６０５ａ、６０５ｂは、長さ及びサイズが同じでなくともよいが、シールリングキャリヤアーム６０２に接続された一端部に位置するピボット点ｐで折り畳まれる。また、シールリングキャリヤアーム６０２を作業位置まで延伸すると、各折畳み自在なアーム６０５ａ、６０５ｂがそれぞれの作業位置まで展開される。シールリングキャリヤアーム６０２を縮めるときは、２つの折畳み自在なアーム６０５ａ、６０５ｂをピボット点ｐから方向ｆで内側に折り畳み、固定アーム６０４の上方又は下方で位置合わせを行う。図６Ｃに示すように、折り畳み可能なシールリングキャリヤは、液浸リソグラフィシステムの中での収納や移動を行うことができるように、シールリングキャリヤを小さくてコンパクトな構造にしてもよい。

図６Ｄは、固定アームを備えずに、２つの折畳み自在なアーム６０５ａ、６０５ｂだけを備えるシールキャリヤを示す。図６Ｃに示すように、２つの折畳み自在なアーム６０５ａ、６０５ｂは、それぞれシールリングキャリヤアーム６０２に接続された一端部に位置するピボット点ｐにおいて方向ｆで内側に折り畳まれてもよい。本実施形態は、僅かな真空吸着開口及びアームにより、様々なシールアーム及びシールキャリヤを提供することができる柔軟性を有することを特徴とする。本実施形態が提供する様々なシールアーム及びシールキャリヤは、吸着、ピックアップ及び移動を行う必要な機能を有する。

図７は、シールリング７１８を示す側面図及び上面図である。本実施形態のシールリング装置は、ゴム、プラスチック、マイラー（登録商標）、デルリン（登録商標）、テフロン（登録商標）などの軟質材で構成されるか、シーリング用途に用いる類似した複合材などで構成される薄型リングでもよい。シールリングは、イマージョンレンズの作動距離、及びウェーハ基板表面と光投射システムの末端対物レンズ要素の間の距離よりも略小さい厚みを有する。例えば、その厚みは数分の１μｍ〜数ｍｍの間でもよい。シールリングの内径（開口領域を画定する）は、ウェーハ基板の外縁及び周囲の一部が、ウェーハ基板表面の液浸リソグラフィ工程で露光される目標位置においてシールリングにより被覆／マスクされるサイズを有する。シールリングの外径（外縁）は、ウェーハ基板の外縁が十分なシールリング材とオーバーラップされるため、ウェーハ基板に隣接するウェーハチャック／ステージの一部が密着される。

図８Ａは、液浸リソグラフィシステム８００を示す断面図である。液浸リソグラフィシステムは、その上面でウェーハ８０６を保持して固定する真空チャネル８０４と一体化された移動可能なウェーハチャック／ステージ８０２を含む。ウェーハ基板縁において、ウェーハ基板８０６の上面である作業位置にシールリング８１８が載置されると、シールリング８１８はウェーハ基板８０６の外縁に接触する。この実施形態において、ウェーハチャックは、ウェーハを収納するための凹部を有する。これにより、シールリング８１８が作業位置に配置されて真空チャネル８０４の真空圧力の補助により、液浸領域（図示せず）内に液浸流体を封入することができる。シールリング８１８が液浸流体を封入すると、流体の流動及び使用を良好に制御して維持することができる。シールリング８１８の交換や洗浄を行う期間中、液浸リソグラフィシステムの２つのローラ８３０、８３２を有するシールリングキャリヤは、シールリング８１８を巻き取る。ローラは、液浸リソグラフィシステムのウェーハチャックの外縁に配置され、必要な時に回転させて２つのうちの１つでシールリング８１８を巻き取る。使用するときは、最良の結果を得るために別々か同期に２つのローラを回転させてもよい。例えば、一方を駆動させて他方を従動回転させてもよい。図８Ａに示すように、２つのローラは回転方向が異なってもよい。つまり、一方のローラが時計回りで回転し、他方のローラが逆時計回りで回転してもよい。

図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄは、シールリングキャリヤを示す断面図である。各シールリングキャリヤは、シールリングを巻き取る２つのローラを有する。第１のローラ８３０及び第２のローラ８３２は、それぞれシールリング８１８の一方の端部と他方の端部を押す。ローラ８３０、８３２の表面には、シールリングを巻き取る時にローラにシールリング８１８を吸着させる複数の真空ポート開口（図示せず）が形成されてもよい。図８Ｃに示すように、シールリング８１８は、１つのローラ（ローラ８３０など）に巻かれる。また真空圧力の替わりに、巻取りを簡単に行えるようにリングの表面をテープ片かそれに類似した材料で付着させてもよい。

上述したように、本発明の一実施形態では、ローラ８３０、８３２を個別に駆動し、そのうちの１つのローラでシールリング８１８を巻き取る。第１のローラは積極駆動し、第２のローラは、第１のローラに従動してシールリングを巻き取る。一方のローラが駆動されずに他方のローラに従動して回転すると、２つのローラの回転速度が調整されるため、第２のローラの線速は第２のローラとシールリングの間の線速に等しくなる。

図８Ｄに示すように、本発明の他の実施形態において、２つのローラ８３０、８３２は、ローラの相対位置を調整したり維持したりするためにスプリング８４０を介して接続されている。本発明の他の実施形態において、２つのローラ８３０、８３２は、シールリングのラッピング工程中に同期駆動してもよい。

図８Ｅ及び図８Ｆは、それぞれローラを示す側面図及び底面図である。図８Ｆには、真空ポート開口Ａがさらに示されている。ラッピング工程中に、液浸リソグラフィシステムの真空チャネル（点線で示す）に接続された開口Ａによりシールリングの吸着を行う。また、リングを吸着する吸引力が強化されるように、開口Ａに類似した他の開口をローラの周辺に沿って配置してもよい。吊上げ構造（図示せず）は、ローラ８５０の軸に接続され、ローラ８５０の回転方向、回転速度及び位置を制御する。液浸リソグラフィシステムのローラ８５０の吊上げ構造は、図６Ａ〜図６Ｄに示すキャリヤアーム６０２に似た構造でもよい。

図９は、本発明の他の実施形態による液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。本実施形態のシステムは、図８Ａに示す実施形態を少し変更しただけの態様である。本実施形態では、ウェーハチャックの第１の凹部領域９２０上にシールリング９１８が載置されている。ウェーハチャックは、ウェーハを支持する第１の凹部領域の表面よりもさらに低い表面を有する第２の凹部領域９３０を有する。第２の凹部領域の中にウェーハが載置されると、ウェーハの上面は第１の凹部領域９２０の表面と実質上同じ位置に合わされるか共平面となるため、その上にシールリングを載置して圧力を印加すると、理想的な密封を行うことができる。

図１０は、本発明の他の実施形態による液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。本実施形態のシステムは、図９に示す実施形態を少し変更しただけの態様である。本実施形態のウェーハチャックは凹部領域が必ずしも必要ではないが、シールリング１０２０の設置、定位及び除去にはシールリング支持枠１０１０が用いられる。チャックの表面とシールリング１０２０の表面の間は、シールリング支持枠１０１０により空間が形成され、その空間にはウェーハ１０３０が配置される。図１０に示すように、シールリング支持枠の表面は、ウェーハの表面に実質上位置が合わされるか共平面となるため、シールリング１０２０が圧下されて圧力が印加されると、十分な密封を行うことができる。シールリング支持枠は、シールリングのような全環形状リングの他に、シールリングを適切に支持することができる限り、複数の部分環形状部品にしてもよい。またこの支持枠はシールリングを容易にロード及び／又はアンロードするために用いる部品である限り、特定の工学設計に応じ、様々な方法によりシールリング支持枠１０１０へシールリング１０２０を吸着させることも考えられる。例えば、最も簡単な方法としては、接着剤によりシールリング支持枠へシールリングを接着させる方法がある。或いは、外部からの機械的なクランプ手段や真空圧力などのその他の手段により、シールリングを支持枠に固着させてもよい。

図１１は、シールリングキャリヤ１１０１を含む液浸リソグラフィシステム１１００を示す断面図である。ウェーハチャック１１０２は、その上面にウェーハ基板１１０６を保持して固定するための真空チャネル１１０４が設けられている。ウェーハ基板１１０６の周囲には、ウェーハ基板１１０６の表面上にシールリング１１１８が載置されている。シールリング１１１８の支持枠１１０５は、ウェーハ基板のどの部分にもオーバーラップしていないことが好ましい。シールリングキャリヤ１１０１は、支持枠１１０５の下方に配置されて持ち上げるための必要な構成要素を有するリフトアーム１１０３を含む。シールリング１１１８が支持枠１１０５に吸着されると、シールリングキャリヤ１１０１により持ち上げられてウェーハ基板１１０６上に設置するように移動する。シールリングキャリヤ１１０１は、その中に内蔵された真空サブシステムにより、リフトアームを介してシールリング支持枠に真空圧力を印加し、シールリングキャリヤで移動されるシールリングがしっかりと吸着されるようにする。本発明の一実施形態において、支持枠１１０５は、同様に環状であり、シールリング１１１８の内径及びウェーハ１１０６の直径よりも大きい内径を有する。そのため、ウェーハ自身に接触せずに、ウェーハ上にシールリングを配置するための十分な空間を残す。ウェーハ１１０６は、液浸リソグラフィシステムのロボットアームのようなウェーハハンドラー１１１０上に載置される。ウェーハハンドラー１１１０は、ウェーハチャック１１０２上にあるウェーハの取り出しや載置、或いは除去を行うことができる。ウェーハ及びシールリングは、シールリングキャリヤ１１０１と共に操作することができる。例えば、シールリングの洗浄や交換を行う前に真空圧力を解放し、リフトアーム１１０３により支持枠１１０５を垂直に持ち上げてウェーハ基板１１０６からシールリング１１１８を持ち上げる。一群のピン１１２０（通常、それらはチャックボディー内の対応する凹部の中に隠されている。）などの一組の支持構成要素は、ウェーハを押し上げて、配置されている表面上から離す。その後、ロボットアーム１１１０によりウェーハ基板１１０６を移動させる。同様に、上述の順番を逆に行って、チャック上にウェーハをロードしてから、シールリングキャリヤでウェーハの上面にシールリングを載置する。その後、真空圧力を印加してシステムを密封する。

図１２は、図１１に示すシールリングキャリヤ１１０１をさらに示す断面図及び底面図である。シールリング１１１８は、リフトアーム１１０３に装着されたシールリング支持枠１１０５上に載置される。この好適な方法の１つとしては、シールリング支持枠１１０５を真空圧力でリフトアーム１１０３に保持する方法がある。図１２に示すように、シールリング１１１８の内径は、支持枠１１０５の内径よりも小さいために、支持枠１１０５で持ち上げることができる。図１２には３つのピン１１２０が示されているが、これらピンの位置及び数は変えることができる。

図１３は、本発明の他の実施形態による強化リングを有する他のシールリング構造を示す断面図である。シールリングシステム１２００は、シールリング枠１２１０及び上述のシールリング１２２０を有する。シールリングの上面に強化リング１２３０を載置してシールリングを所定の位置に保持し、シールリングの上面からくる圧力（あらゆる流体や気体からの圧力）からシールリングを保護する。シールリング１２２０は、液浸リソグラフィの所望の位置でウェーハ１２４０を圧下する。強化リング１２３０は、シールリング自身よりも硬くて剛性が高い材料で構成されてもよい。例えば、その主要な機能がシールリング枠上にシールリングを圧下させることであるため、金属やプラスチックなどで構成されてもよい。さらに、強化リングは、その目的を達成することができる限り、シールリングと完全に同じ形状でなくともよい。例えば、２つ又はそれ以上の独立した環状部品で目的を達成することができれば、全環リングでなくともよい。さらに注意しなければならないことは、強化リングとシールリングの間には小さな小型凹部（又は差異）１２５０があり、ロード工程及びアンロード工程を行う際、強化リングの表面が比較的硬いために、ウェーハのどの部分にも損傷を発生させない。この強化リング（又は異なるリング片）は、シールリングの内径よりも大きな内径を有し、厚みは２０〜２００μｍの間でもよい。なお、この厚みは強化リングの材料に応じて変えることができる。

当該施術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本出願による特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

従来の液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。 従来のウェーハ基板の縁領域で処理を行っている状態の液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるウェーハ基板の縁領域上で処理を行っている時の液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるウェーハ基板の縁領域上で処理を行っている時の液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。 本発明の一実施形態による液浸レンズリソグラフィシステムに組み込まれたシールリングキャリヤを示す断面図である。 本発明の実施形態による液浸レンズリソグラフィシステムのシールリングキャリヤを示す底面図である。 本発明の実施形態による液浸レンズリソグラフィシステムのシールリングキャリヤを示す底面図である。 本発明の実施形態による液浸レンズリソグラフィシステムのシールリングキャリヤを示す底面図である。 本発明の実施形態による液浸レンズリソグラフィシステムのシールリングキャリヤを示す底面図である。 本発明の実施形態によるシールリングを示す側面図及び上面図である。 本発明の一実施形態による液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるシールリングキャリヤを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるシールリングキャリヤを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるシールリングキャリヤを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるローラを示す側面図及び底面図である。 本発明の一実施形態によるローラを示す底面図である。 本発明の他の実施形態によるシールリングを有する液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるシールリング及びシールリング支持枠を有する液浸リソグラフィシステムを示す断面図である。 本発明の実施形態によるウェーハチャックからシールリングを引き上げた時の液浸リソグラフィシステムの動作状態を示す断面図である。 図１１のシールリング及びそのキャリヤを示す平面図及び側面図である。 本発明の他の実施形態による強化リングを有するシールリング配置構造を示す断面図である。

符号の説明

１００ 液浸印刷部分
１０２ 移動可能なウェーハチャック／ステージ
１０４ 真空チャネル
１０６ フォトレジスト塗布ウェーハ
１０８ 液浸流体
１１０ 末端対物レンズ要素
１１２ 液体供給槽
１１４ 液体回収槽
１１６ パターン画像露光光
２００ 液浸印刷部分
２０２ 移動可能なウェーハチャック／ステージ
２０４ 真空チャネル
２０６ フォトレジスト塗布ウェーハ
２０８ 液浸流体
２１０ 末端対物レンズ要素
２１２ 液体供給槽
２１４ 液体回収槽
２１５ 追加パス
２１６ パターン画像露光光
３００ 液浸印刷部分
３０２ 移動可能なウェーハチャック／ステージ
３０４ 真空チャネル
３０６ ウェーハ基板
３０７ 凹部
３０８ 液浸流体
３０９ 液浸領域
３１０ 末端対物レンズ要素
３１２ 液体供給槽
３１４ 液体回収槽
３１６ パターン画像露光光
３１８ シールリング
４００ 液浸印刷部分
４０２ 移動可能なウェーハチャック／ステージ
４０４ 真空チャネル
４０５ 第１の段差凹部
４０６ ウェーハ基板
４０７ 第２の段差凹部
４０８ 液浸流体
４０９ 液浸領域
４１０ 末端対物レンズ要素
４１２ 液体供給槽
４１４ 液体回収槽
４１６ パターン画像露光光
４１８ シールリング
５００ シールリングキャリヤ組立体
５０２ シールリングキャリヤ
５０４ シールリングアーム
５０６ 真空チャネル
５０８ シールリング接触点
６０２ シールリングキャリヤアーム
６０４ シールリングキャリヤ
６０５ 折畳み自在なアーム
６０５ａ 折畳み自在なアーム
６０５ｂ 折畳み自在なアーム
６０６ 真空チャネル
６０８ 真空ポート開口
６１０ シールリング
７１８ シールリング
８００ 液浸リソグラフィシステム
８０２ 移動可能なウェーハチャック／ステージ
８０４ 真空チャネル
８０６ ウェーハ基板
８１８ シールリング
８３０ ローラ
８３２ ローラ
８４０ スプリング
８５０ ローラ
９１８ シールリング
９２０ 第１の凹部領域
９２２ ウェーハ
９３０ 第２の凹部領域
１０１０ シールリング支持枠
１０２０ シールリング
１０３０ ウェーハ基板
１１００ 液浸リソグラフィシステム
１１０１ シールリングキャリヤ
１１０２ ウェーハチャック／ステージ
１１０３ リフトアーム
１１０４ 真空チャネル
１１０５ 支持枠
１１０６ ウェーハ基板
１１１０ ウェーハハンドラー
１１１８ シールリング
１１２０ ピン
１２００ シールリングシステム
１２１０ シールリング枠
１２２０ シールリング
１２３０ 強化リング
１２４０ ウェーハ
１２５０ 小型凹部
Ａ 開口
ｆ 方向
ｐ ピボット点
ｘ ｘ軸

Claims (14)

1. ウェーハをその上に載置してから液浸リソグラフィにより処理を行うウェーハチャックと、
   前記ウェーハチャック上で前記ウェーハを密封する少なくとも１つのシールリングと、
   前記ウェーハチャックに前記シールリングをロードするか、前記ウェーハチャックから前記シールリングをアンロードするシールリングキャリヤと、
   前記ウェーハ及び前記ウェーハチャックに前記シールリングを吸着させる真空モジュールと、を備え、
   前記シールリングキャリヤは、前記シールリングが動作中でない時に、前記シールリングを巻き取るローラモジュールであることを特徴とする液浸リソグラフィシステム。
2. 前記ローラモジュールは、所定の間隔で離された２つのローラを有することを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
3. 前記２つのローラは、それぞれの位置を維持するスプリングで互いに接続されることを特徴とする請求項２に記載の液浸リソグラフィシステム。
4. 前記２つのローラは、個別に駆動され、一方の前記ローラが他方の前記ローラに従動して回転することを特徴とする請求項２に記載の液浸リソグラフィシステム。
5. 前記２つのローラは同期駆動されることを特徴とする請求項２に記載の液浸リソグラフィシステム。
6. 前記ローラモジュールは、巻き取る時に前記シールリングを吸着する少なくとも１つの真空ポート開口をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
7. 前記シールリングの少なくとも一部をオーバーラップし、前記シールリングのロード又はアンロードを行うシールリング支持枠をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
8. 前記シールリング支持枠は全環形状であることを特徴とする請求項７に記載の液浸リソグラフィシステム。
9. 前記シールリング支持枠は、少なくとも２つの分かれた円状のリング片を有することを特徴とする請求項７に記載の液浸リソグラフィシステム。
10. 前記ウェーハチャックは、
    前記ウェーハの上面と共平面となり、その上に設置された少なくとも一部の前記シールリングを支持する第１の凹部領域と、
    前記ウェーハを支持する第２の凹部領域と、を有することを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
11. 前記ウェーハチャックは、前記ウェーハをアンロードする時に、前記ウェーハを持ち上げて支持する少なくとも一組の支持要素を有することを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
12. 前記シールリングキャリヤは、前記シールリングを持ち上げるリフトアームをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
13. 前記ウェーハに前記シールリングを保持し、前記シールリングとともに作動する強化リングをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
14. 前記強化リングの内径は前記シールリングの内径よりも大きく、前記ウェーハに接触しないことを特徴とする請求項１３に記載の液浸リソグラフィシステム。

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