JPH09260257A - レンズ汚染を防止した投影露光装置およびそれを用いた半導体デバイス製造プロセス - Google Patents
レンズ汚染を防止した投影露光装置およびそれを用いた半導体デバイス製造プロセスInfo
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- JPH09260257A JPH09260257A JP8070123A JP7012396A JPH09260257A JP H09260257 A JPH09260257 A JP H09260257A JP 8070123 A JP8070123 A JP 8070123A JP 7012396 A JP7012396 A JP 7012396A JP H09260257 A JPH09260257 A JP H09260257A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポジ型化学増幅レジストを用いた際に、レジ
ストからの発生有機物によるレンズの汚染を防止し、解
像性能および照度の安定したパターン転写を長期間行
い、長期間安定して、高集積度の半導体デバイスを製造
する。 【解決手段】 光源と、原画パターンの形成されたレク
チルを照明する照明光学系と、レクチルと、前記原画パ
ターンを所定の倍率で投影する投影光学系と、該投影光
学系の結像面に位置する被露光基板からなる投影露光装
置において、投影レンズ最終面と被露光基板の間に、有
機物を化学吸着する金属を含有するフィルムを設置する
ことを特徴とする投影露光装置およびそれを用いた半導
体デバイス製造プロセスを提供する。
ストからの発生有機物によるレンズの汚染を防止し、解
像性能および照度の安定したパターン転写を長期間行
い、長期間安定して、高集積度の半導体デバイスを製造
する。 【解決手段】 光源と、原画パターンの形成されたレク
チルを照明する照明光学系と、レクチルと、前記原画パ
ターンを所定の倍率で投影する投影光学系と、該投影光
学系の結像面に位置する被露光基板からなる投影露光装
置において、投影レンズ最終面と被露光基板の間に、有
機物を化学吸着する金属を含有するフィルムを設置する
ことを特徴とする投影露光装置およびそれを用いた半導
体デバイス製造プロセスを提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置および
半導体デバイス製造プロセスに関するものである。
半導体デバイス製造プロセスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置等の微小デバイスの高集積度
化の追及はとどまるところを知らず、リソグラフィ技術
を応用した加工はますますの微細化が要求されてきてい
る。そのため、露光装置に使用される光源としては、従
来のｉ線光源から、より波長の短いＫｒＦ光源やＡｒＦ
光源に移行しようとしている。また、その際に使用する
レジストも、より解像度の高い化学増幅型レジストが注
目されている。化学増幅型レジストは、ＫｒＦ等の光源
を用いて露光した後、ベークすることによってポジでは
保護基脱離反応、ネガでは架橋反応を起こす。結果とし
てアルカリ溶解性に変化が生じ、現像後に高アスペクト
比のパターンが形成される。
化の追及はとどまるところを知らず、リソグラフィ技術
を応用した加工はますますの微細化が要求されてきてい
る。そのため、露光装置に使用される光源としては、従
来のｉ線光源から、より波長の短いＫｒＦ光源やＡｒＦ
光源に移行しようとしている。また、その際に使用する
レジストも、より解像度の高い化学増幅型レジストが注
目されている。化学増幅型レジストは、ＫｒＦ等の光源
を用いて露光した後、ベークすることによってポジでは
保護基脱離反応、ネガでは架橋反応を起こす。結果とし
てアルカリ溶解性に変化が生じ、現像後に高アスペクト
比のパターンが形成される。
【０００３】しかしながら、最近のポジ型化学増幅レジ
ストは露光中あるいは露光からベークまでの間におい
て、保護基脱離反応が進行する。図１はポジ型化学増幅
レジストの反応の概略を示したものである。図中（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の順に反応は進行する。レジストは
保護基２を有したベース樹脂１および光酸発生剤３から
構成される（Ａ）。ＫｒＦやＡｒＦ光源によって露光さ
れると、光酸発生剤が反応し、酸４を発生する（Ｂ）。
酸は触媒となってベース樹脂の官能基の保護基を脱離
し、反応生成物５をつくる（Ｃ）。反応生成物は気化
し、レジスト膜外へと出ていくため、レジストの膜厚は
減少する（Ｄ）。
ストは露光中あるいは露光からベークまでの間におい
て、保護基脱離反応が進行する。図１はポジ型化学増幅
レジストの反応の概略を示したものである。図中（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の順に反応は進行する。レジストは
保護基２を有したベース樹脂１および光酸発生剤３から
構成される（Ａ）。ＫｒＦやＡｒＦ光源によって露光さ
れると、光酸発生剤が反応し、酸４を発生する（Ｂ）。
酸は触媒となってベース樹脂の官能基の保護基を脱離
し、反応生成物５をつくる（Ｃ）。反応生成物は気化
し、レジスト膜外へと出ていくため、レジストの膜厚は
減少する（Ｄ）。
【０００４】また、図２はレジストからの発生有機物に
よる投影レンズ汚染について示した概略図である。光源
６から照明光学系７、レチクル８および投影光学系９を
通過して、被露光基板１２上に照射された光によってレ
ジストが反応し、有機物１１が発生する。発生した有機
物は光源６からの光により反応し、有機物１０がレンズ
に付着する。
よる投影レンズ汚染について示した概略図である。光源
６から照明光学系７、レチクル８および投影光学系９を
通過して、被露光基板１２上に照射された光によってレ
ジストが反応し、有機物１１が発生する。発生した有機
物は光源６からの光により反応し、有機物１０がレンズ
に付着する。
【０００５】保護基脱離反応代表的なものとして、ｔｅ
ｒｔ−ブトキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）基の脱離反応
がある。
ｒｔ−ブトキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）基の脱離反応
がある。
【０００６】
【化１】 反応によりイソブテンと炭酸ガスが発生し、レジスト膜
外へと出ていく、イソブテンは沸点が−６．９℃と低
く、常温では気体状態である。しかし、ＫｒＦエキシマ
レーザ等の照射によって、イソブテンがレーザによって
活性化され、例えばイソブテン同志が反応し高沸点物が
生成して、図２に示したように、投影レンズ等の表面に
付着する。また、他の種類の保護基脱離により生じる有
機物や界面活性剤等の添加物がレジスト膜外へ放出さ
れ、投影レンズに付着することも考えられる。
外へと出ていく、イソブテンは沸点が−６．９℃と低
く、常温では気体状態である。しかし、ＫｒＦエキシマ
レーザ等の照射によって、イソブテンがレーザによって
活性化され、例えばイソブテン同志が反応し高沸点物が
生成して、図２に示したように、投影レンズ等の表面に
付着する。また、他の種類の保護基脱離により生じる有
機物や界面活性剤等の添加物がレジスト膜外へ放出さ
れ、投影レンズに付着することも考えられる。
【０００７】前記投影レンズが汚染された場合、露光装
置の解像性能、照度等が低下し、生産した半導体デバイ
スに欠陥をもたらす。そこで、特開平６−１４０３０４
では、投影光学系と被露光基板の間にフィルムを設け
て、レジストからの発生有機物がレンズ表面に付着する
のを防止した。しかし、フィルムによる物理吸着のみで
は発生有機物の透過を完全に抑えることはできない。
置の解像性能、照度等が低下し、生産した半導体デバイ
スに欠陥をもたらす。そこで、特開平６−１４０３０４
では、投影光学系と被露光基板の間にフィルムを設け
て、レジストからの発生有機物がレンズ表面に付着する
のを防止した。しかし、フィルムによる物理吸着のみで
は発生有機物の透過を完全に抑えることはできない。
【０００８】また、別の方法として、被露光基板周辺を
密閉し、不活性ガスを充填する方法も考えられる。しか
し、被露光基板は頻繁に交換を行うため、毎回不活性ガ
スを充填していてはスルートップが低下してしまうとい
う問題が生じる。
密閉し、不活性ガスを充填する方法も考えられる。しか
し、被露光基板は頻繁に交換を行うため、毎回不活性ガ
スを充填していてはスルートップが低下してしまうとい
う問題が生じる。
【０００９】特開平６−２６０３８５は、被露光基板周
辺に不活性ガスを供給するノズルを設け、投影光学系と
被露光基板の間に不活性ガスを供給することで、スルー
プットを落さずに不活性ガス中での露光を実現したもの
である。
辺に不活性ガスを供給するノズルを設け、投影光学系と
被露光基板の間に不活性ガスを供給することで、スルー
プットを落さずに不活性ガス中での露光を実現したもの
である。
【００１０】図３に該被露光基板周辺に不活性ガスを供
給するノズルを設けた半導体デバイス製造装置の概略図
を示した。光源６ら出た光が照明光学系７およびレチク
ル８を通過して、被露光基板１２上を露光する。被露光
基板周辺に設けたノズル１３によって不活性ガス１４を
供給する。しかし、前記被露光基板周辺に不活性ガスを
供給するノズルを設けた半導体デバイス製造装置におい
ては、レジストからの有機ガス等の発生有機物は投影光
学系には付着しにくいものの、装置内部および周辺に存
在するため、装置内の露光光エネルギー密度の高い箇所
においてガスが反応し高沸点の有機物に変化して、この
有機物が付着する可能性がある。
給するノズルを設けた半導体デバイス製造装置の概略図
を示した。光源６ら出た光が照明光学系７およびレチク
ル８を通過して、被露光基板１２上を露光する。被露光
基板周辺に設けたノズル１３によって不活性ガス１４を
供給する。しかし、前記被露光基板周辺に不活性ガスを
供給するノズルを設けた半導体デバイス製造装置におい
ては、レジストからの有機ガス等の発生有機物は投影光
学系には付着しにくいものの、装置内部および周辺に存
在するため、装置内の露光光エネルギー密度の高い箇所
においてガスが反応し高沸点の有機物に変化して、この
有機物が付着する可能性がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決すべくなされたもので、ポジ型化学増幅レジストを用
いた際のレンズ汚染を防いで、長期間安定した高精度な
パターン転写が可能な技術を提供することを目的とする
ものである。
決すべくなされたもので、ポジ型化学増幅レジストを用
いた際のレンズ汚染を防いで、長期間安定した高精度な
パターン転写が可能な技術を提供することを目的とする
ものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意検討を行い本発明に到達した。即ち、
本発明は、光源と、原画パターンの形成されたレクチル
を照明する照明光学系と、レクチルと、前記原画パター
ンを所定の倍率で投影する投影光学系と、該投影光学系
の結像面に位置する被露光基板からなる投影露光装置に
おいて、投影レンズ最終面と被露光基板の間に、有機物
を化学吸着する金属を含有するフィルムを設置すること
を特徴とする投影露光装置をを提供することである。
決するために鋭意検討を行い本発明に到達した。即ち、
本発明は、光源と、原画パターンの形成されたレクチル
を照明する照明光学系と、レクチルと、前記原画パター
ンを所定の倍率で投影する投影光学系と、該投影光学系
の結像面に位置する被露光基板からなる投影露光装置に
おいて、投影レンズ最終面と被露光基板の間に、有機物
を化学吸着する金属を含有するフィルムを設置すること
を特徴とする投影露光装置をを提供することである。
【００１３】また本発明は、上記投影露光装置におい
て、該フィルムが交換可能であることを特徴とする投影
露光装置を提供することである。
て、該フィルムが交換可能であることを特徴とする投影
露光装置を提供することである。
【００１４】さらに本発明は、光源と、原画パターンの
形成されたレクチルを照明する照明光学系と、レクチル
と、前記原画パターンを所定の倍率で投影する投影光学
系と、該投影光学系の結像面に位置する被露光基板から
なる投影露光装置において、被露光基板の周辺に排気機
構を設けることを特徴とする投影露光装置を提供するこ
とである。
形成されたレクチルを照明する照明光学系と、レクチル
と、前記原画パターンを所定の倍率で投影する投影光学
系と、該投影光学系の結像面に位置する被露光基板から
なる投影露光装置において、被露光基板の周辺に排気機
構を設けることを特徴とする投影露光装置を提供するこ
とである。
【００１５】また本発明は、上記投影露光装置におい
て、該排気機構がレジストからの発生有機物のレンズ付
着を防止するのを十分な排気能力を有することを特徴と
する投影露光装置を提供することである。
て、該排気機構がレジストからの発生有機物のレンズ付
着を防止するのを十分な排気能力を有することを特徴と
する投影露光装置を提供することである。
【００１６】また本発明は、光源と、原画パターンの形
成されたレクチルを照明する照明光学系と、レクチル
と、前記原画パターンを所定の倍率で投影する投影光学
系と、該投影光学系の結像面に位置する被露光基板から
なる投影露光装置において、投影レンズ最終面と被露光
基板の間に、有機物を化学吸着する金属を含有するフィ
ルムを設置するし、かつ被露光基板の周辺に排気機構を
設けることを特徴とする投影露光装置を提供することで
ある。
成されたレクチルを照明する照明光学系と、レクチル
と、前記原画パターンを所定の倍率で投影する投影光学
系と、該投影光学系の結像面に位置する被露光基板から
なる投影露光装置において、投影レンズ最終面と被露光
基板の間に、有機物を化学吸着する金属を含有するフィ
ルムを設置するし、かつ被露光基板の周辺に排気機構を
設けることを特徴とする投影露光装置を提供することで
ある。
【００１７】また本発明は、上記各々の投影露光装置を
用いた、半導体デバイス製造プロセスを提供することで
ある。
用いた、半導体デバイス製造プロセスを提供することで
ある。
【００１８】またに本発明は、投影露光装置内の被露光
基板において、レジスト上にレジストからの発生有機物
に対して親和性の高い物質を含有した保護膜を塗布する
ことを特徴とする半導体デバイス製造プロセスを提供す
ることである。
基板において、レジスト上にレジストからの発生有機物
に対して親和性の高い物質を含有した保護膜を塗布する
ことを特徴とする半導体デバイス製造プロセスを提供す
ることである。
【００１９】さらに本発明は上記のプロセスにおいて、
該保護膜がレジストから発生する有機物を吸着ことを特
徴とする半導体デバイス製造プロセスを提供することで
ある。
該保護膜がレジストから発生する有機物を吸着ことを特
徴とする半導体デバイス製造プロセスを提供することで
ある。
【００２０】さらに本発明は上記記載の各々または全て
に記載の投影露光装置を用いたプロセスにおいて、レジ
スト上にレジストからの発生有機物に対して親和性の高
い物質を含有した保護膜がレジストから発生する有機物
を吸着ことを特徴とする半導体デバイス製造プロセスを
提供することである。
に記載の投影露光装置を用いたプロセスにおいて、レジ
スト上にレジストからの発生有機物に対して親和性の高
い物質を含有した保護膜がレジストから発生する有機物
を吸着ことを特徴とする半導体デバイス製造プロセスを
提供することである。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい形態のひとつ
は、投影レンズ最終面と被露光基板の間に、有機物を化
学吸着する金属を含有したフィルムを設けた、レジスト
からの発生有機物を吸着させる方法である。
は、投影レンズ最終面と被露光基板の間に、有機物を化
学吸着する金属を含有したフィルムを設けた、レジスト
からの発生有機物を吸着させる方法である。
【００２２】該有機物を化学吸着する金属としては、該
有機物を吸着できる機能を持つ金属であれば使用できる
が、特にカルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタ
ン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、タンタ
ル、クロム、モリブデン、タングステン、鉄等が挙げら
れる。
有機物を吸着できる機能を持つ金属であれば使用できる
が、特にカルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタ
ン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、タンタ
ル、クロム、モリブデン、タングステン、鉄等が挙げら
れる。
【００２３】本発明では上記の有機物を化学吸着する金
属を含有するフィルムが使用される。また、前記フィル
ムの材料としては、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドン、セルロース等のデンプン類、ポリエチレン
グリコール、ゼラチン、ポリアクリル酸、ポリメタクリ
ル酸、ポリマレイン酸、ポリアクリルアミドやこれらの
誘導体等の水溶性の高分子やメタクリル酸エステル、ア
クリル酸エステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
カーボネート、ポリエステルやこれらの誘導体等の有機
溶剤可溶性ポリマーが挙げられる。この他にも、露光光
に対する透明性に優れ、かつ光反応性の低い材料であれ
ば、特に制限なく使用することができる。
属を含有するフィルムが使用される。また、前記フィル
ムの材料としては、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドン、セルロース等のデンプン類、ポリエチレン
グリコール、ゼラチン、ポリアクリル酸、ポリメタクリ
ル酸、ポリマレイン酸、ポリアクリルアミドやこれらの
誘導体等の水溶性の高分子やメタクリル酸エステル、ア
クリル酸エステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
カーボネート、ポリエステルやこれらの誘導体等の有機
溶剤可溶性ポリマーが挙げられる。この他にも、露光光
に対する透明性に優れ、かつ光反応性の低い材料であれ
ば、特に制限なく使用することができる。
【００２４】本発明の明細書で記載の化学吸着とは化学
吸着剤である金属と有機物が化学的結合力が作用するこ
とによって吸着することを意味する。
吸着剤である金属と有機物が化学的結合力が作用するこ
とによって吸着することを意味する。
【００２５】本発明の方法において金属を含有するフィ
ルムとは上記フィルム材料中に該金属を含むものであれ
ば特に制限はないが、例えば該金属を分散させたフィル
ムが好ましく用いられる。フィルム中の金属含有率、フ
ィルムの厚さ等は本願発明の機能を有していれば特に制
限はないが、例えば金属含有率はフィルム中に０．００
５〜０．１ｗｔ％、好ましくは０．０１〜０．０５ｗｔ
％であり、フィルムの厚さは１〜１００μｍ、好ましく
は５〜１０μｍのものが例示される。
ルムとは上記フィルム材料中に該金属を含むものであれ
ば特に制限はないが、例えば該金属を分散させたフィル
ムが好ましく用いられる。フィルム中の金属含有率、フ
ィルムの厚さ等は本願発明の機能を有していれば特に制
限はないが、例えば金属含有率はフィルム中に０．００
５〜０．１ｗｔ％、好ましくは０．０１〜０．０５ｗｔ
％であり、フィルムの厚さは１〜１００μｍ、好ましく
は５〜１０μｍのものが例示される。
【００２６】また、前記フィルムはレチクルの共役面か
ら十分遠い位置に設置するため、フィルムに吸着された
物質は解像性能に余り影響を与えない。また、該フィル
ムにはレジストから発生する物質が吸着するため、好ま
しくはに交換可能なように設計される。これにより、レ
ジストからの発生有機物のレンズ面への付着を防止する
ことができる。したがって、露光装置の解像性能および
照度の長期安定性が向上し、良好なレジストパターンが
安定して得られる。
ら十分遠い位置に設置するため、フィルムに吸着された
物質は解像性能に余り影響を与えない。また、該フィル
ムにはレジストから発生する物質が吸着するため、好ま
しくはに交換可能なように設計される。これにより、レ
ジストからの発生有機物のレンズ面への付着を防止する
ことができる。したがって、露光装置の解像性能および
照度の長期安定性が向上し、良好なレジストパターンが
安定して得られる。
【００２７】また、本発明の好ましい別の形態では、被
露光基板の周辺に排気機構を設ける方法がある。該排気
機構はレジストからの発生有機物のレンズ付着を防止す
るのに十分な排気能力を有し、かつレジストからの発生
有機物が投影レンズの方向へ流れないように設計する。
これにより、レジストからの発生有機物のレンズ面への
付着を防止することができる。また、不活性ガスで被露
光基板周辺を充填するように密閉系を使用しないため、
スループットの低下がない。加えて、レジストから発生
する有機物を装置内および周辺よりなくすため、装置に
内の他の箇所において発生有機物が反応し、有機物が付
着するようなことはない。したがって、露光装置の解像
性能および照度の安定性が向上し、良好なレジストパタ
ーンが安定して得られる。
露光基板の周辺に排気機構を設ける方法がある。該排気
機構はレジストからの発生有機物のレンズ付着を防止す
るのに十分な排気能力を有し、かつレジストからの発生
有機物が投影レンズの方向へ流れないように設計する。
これにより、レジストからの発生有機物のレンズ面への
付着を防止することができる。また、不活性ガスで被露
光基板周辺を充填するように密閉系を使用しないため、
スループットの低下がない。加えて、レジストから発生
する有機物を装置内および周辺よりなくすため、装置に
内の他の箇所において発生有機物が反応し、有機物が付
着するようなことはない。したがって、露光装置の解像
性能および照度の安定性が向上し、良好なレジストパタ
ーンが安定して得られる。
【００２８】また、本発明の好ましい別の形態では、レ
ジストの上からレジストからの発生有機物に対して親和
性の高い物質を含有した保護膜を塗布する。例えば、フ
ルフラールはイソブテンと親和性が高く、レジストから
発生したイソブテンを吸着するため、イソブテンによる
投影レンズの汚染を防止することが可能である。前記上
層保護膜のバインダーとなる高分子としては、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルピロリドン；セルロース等の
デンプン類；ポリエチレングリコール、ゼラチン；ポリ
アクリル酸；ポリメタクリル酸；ポリマレイン酸；ポリ
アクリルアミドやこれらの誘導体等の水溶性の高分子や
メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレ
ン、ポリカーボネート、ポリエステルやこれらの誘導体
等の有機溶剤可溶性ポリマーが挙げられる。
ジストの上からレジストからの発生有機物に対して親和
性の高い物質を含有した保護膜を塗布する。例えば、フ
ルフラールはイソブテンと親和性が高く、レジストから
発生したイソブテンを吸着するため、イソブテンによる
投影レンズの汚染を防止することが可能である。前記上
層保護膜のバインダーとなる高分子としては、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルピロリドン；セルロース等の
デンプン類；ポリエチレングリコール、ゼラチン；ポリ
アクリル酸；ポリメタクリル酸；ポリマレイン酸；ポリ
アクリルアミドやこれらの誘導体等の水溶性の高分子や
メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレ
ン、ポリカーボネート、ポリエステルやこれらの誘導体
等の有機溶剤可溶性ポリマーが挙げられる。
【００２９】この他にも、露光光に対する透明性が適当
で、かつ光反応性が低く、かつレジストとのインターミ
キシングを起こさない材料であれば、特に制限なく使用
することができる。これにより、レジストからの発生有
機物のレンズ面への付着を防止することができる。した
がって、露光装置の解像性能および照度の安定性が向上
し、良好なレジストパターンが安定して得られる。
で、かつ光反応性が低く、かつレジストとのインターミ
キシングを起こさない材料であれば、特に制限なく使用
することができる。これにより、レジストからの発生有
機物のレンズ面への付着を防止することができる。した
がって、露光装置の解像性能および照度の安定性が向上
し、良好なレジストパターンが安定して得られる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００３１】実施例１ 半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図４は
半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、ある
いは液晶パネルやＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン、マイクロオプティクス等）の製造フローを示すフ
ローチャートである。
半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、ある
いは液晶パネルやＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン、マイクロオプティクス等）の製造フローを示すフ
ローチャートである。
【００３２】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスク構造体を製造す
る。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の
材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプ
ロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスク構造体
とウエハを用いて、フォトリソグラフィ技術によってウ
エハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み
立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって製造され
たウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッ
センブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケー
ジング工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５
で作製された半導体デバイスの動作確認、耐久性テスト
等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが
完成し、これが出荷（ステップ７）される。
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスク構造体を製造す
る。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の
材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプ
ロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスク構造体
とウエハを用いて、フォトリソグラフィ技術によってウ
エハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み
立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって製造され
たウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッ
センブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケー
ジング工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５
で作製された半導体デバイスの動作確認、耐久性テスト
等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが
完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００３３】図５は前記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示したものである。ステップ１１（酸化）ではウエハ
の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエ
ハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）
ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ
１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込
む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤
を塗布する。ステップ１６（露光）では以下説明するエ
キシマ露光装置およびプロセスによってマスクの回路パ
ターンをウエハに焼き付け露光する。ステップ１７（現
像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エ
ッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削りと
る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済
んで不要となったレジストを取り除く。これらのステッ
プを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路
パターンが形成される。
を示したものである。ステップ１１（酸化）ではウエハ
の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエ
ハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）
ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ
１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込
む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤
を塗布する。ステップ１６（露光）では以下説明するエ
キシマ露光装置およびプロセスによってマスクの回路パ
ターンをウエハに焼き付け露光する。ステップ１７（現
像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エ
ッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削りと
る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済
んで不要となったレジストを取り除く。これらのステッ
プを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路
パターンが形成される。
【００３４】以下、前記露光ステップにおける本発明の
実施例について述べる。ポジ型化学増幅レジストとし
て、部分ｔ−ＢＯＣ化ポリビニルフェノールを１００
部、光酸発生剤としてトリフェニルスルフォニルトリフ
レイトを５部、４００部のプロピレングリコールモノメ
チルエーテルアセトーロ中に混入し、レジスト溶液とし
た。コータを用いてシリコンウエハ上にレジストを塗布
した後、プリベーク処理を行った。ベーク条件は９０
℃、９０秒、レジスト膜厚は０．７μｍであった。露光
は０．４５ＮＡのＫｒＦエキシマステッパを用いて行っ
た。
実施例について述べる。ポジ型化学増幅レジストとし
て、部分ｔ−ＢＯＣ化ポリビニルフェノールを１００
部、光酸発生剤としてトリフェニルスルフォニルトリフ
レイトを５部、４００部のプロピレングリコールモノメ
チルエーテルアセトーロ中に混入し、レジスト溶液とし
た。コータを用いてシリコンウエハ上にレジストを塗布
した後、プリベーク処理を行った。ベーク条件は９０
℃、９０秒、レジスト膜厚は０．７μｍであった。露光
は０．４５ＮＡのＫｒＦエキシマステッパを用いて行っ
た。
【００３５】露光後、膜厚の時間変化を計測した。露光
量１０ｍＪ／ｃｍ2 では、膜厚の５％程度が３０分程度
減少した。また、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2 では、膜厚
の８％程度が２０分程度で減少した。これより、露光後
ベーク処理を行わない状態でも保護基脱離反応が進行
し、有機物発生に起因するレジスト膜の体積収縮が起き
ていることが確かめられた。
量１０ｍＪ／ｃｍ2 では、膜厚の５％程度が３０分程度
減少した。また、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2 では、膜厚
の８％程度が２０分程度で減少した。これより、露光後
ベーク処理を行わない状態でも保護基脱離反応が進行
し、有機物発生に起因するレジスト膜の体積収縮が起き
ていることが確かめられた。
【００３６】さらに、前記レジストを塗布したウエハを
１ショット３０ｍＪ／ｃｍ2 の露光量で露光した。６イ
ンチウエハ１００００枚程度を露光したあたりで、ステ
ッパの解像性能および照度が低下した。投影レンズの最
終面を光学顕微鏡で観察した結果、レンズに異物が付着
していた。レンズに付着した異物を、フーリエ変換赤外
分光光度計（ＦＴＩＲ）で分析した結果、付着した物質
は有機物であることが判明した。レジスト膜厚の減少と
レンズに付着した物質が有機物ということから、レンズ
に付着した異物はレジストから発生した有機物であるこ
とが確認された。
１ショット３０ｍＪ／ｃｍ2 の露光量で露光した。６イ
ンチウエハ１００００枚程度を露光したあたりで、ステ
ッパの解像性能および照度が低下した。投影レンズの最
終面を光学顕微鏡で観察した結果、レンズに異物が付着
していた。レンズに付着した異物を、フーリエ変換赤外
分光光度計（ＦＴＩＲ）で分析した結果、付着した物質
は有機物であることが判明した。レジスト膜厚の減少と
レンズに付着した物質が有機物ということから、レンズ
に付着した異物はレジストから発生した有機物であるこ
とが確認された。
【００３７】本実施例を代表する、投影光学系と被露光
基板の間に発生有機物を化学吸着する金属を含有するフ
ィルムを設けた半導体デバイス製造装置の概略を図６に
示した。投影光学系９と被露光基板１２の間に、フィル
ム１５を設置する。光源６から照明光学系７、レチクル
８および投影光学系９を通過し、被露光基板１２上に照
射された光によってレジストが反応し、有機物１１が発
生する。該発生有機物１１を保持枠１６に支持されたフ
ィルム１５によって吸着することで、投影レンズ９の汚
染を防止する。
基板の間に発生有機物を化学吸着する金属を含有するフ
ィルムを設けた半導体デバイス製造装置の概略を図６に
示した。投影光学系９と被露光基板１２の間に、フィル
ム１５を設置する。光源６から照明光学系７、レチクル
８および投影光学系９を通過し、被露光基板１２上に照
射された光によってレジストが反応し、有機物１１が発
生する。該発生有機物１１を保持枠１６に支持されたフ
ィルム１５によって吸着することで、投影レンズ９の汚
染を防止する。
【００３８】前記レジスト組成物を前記プロセス条件下
でシリコンウエハ上に塗布し、プリベーク処理を行っ
た。続いて、前記レジストを塗布したウエハを、投影レ
ンズとウエハの間にフィルムを設けたＫｒＦエキシマス
テッパを用いて露光した。
でシリコンウエハ上に塗布し、プリベーク処理を行っ
た。続いて、前記レジストを塗布したウエハを、投影レ
ンズとウエハの間にフィルムを設けたＫｒＦエキシマス
テッパを用いて露光した。
【００３９】なお本実施例で使用したフィルムはポリメ
タクリル酸メチル１０部とカルシウム０．００５部、ア
セトン１００部よりなる組成物をガラス基板上に塗布
し、ゆっくり乾燥し、乾燥後ガラス基板よりフィルムを
剥離させる方法で得た厚さ１０μｍのものを用いた。
タクリル酸メチル１０部とカルシウム０．００５部、ア
セトン１００部よりなる組成物をガラス基板上に塗布
し、ゆっくり乾燥し、乾燥後ガラス基板よりフィルムを
剥離させる方法で得た厚さ１０μｍのものを用いた。
【００４０】６インチウエハ１００００枚程度を露光し
たあたりまで解像性能および照度は良好であったが、そ
れを越えるとステッパの解像性能および照度が低下する
傾向があり、ここでフィルムを交換した。しかし、投影
レンズ表面を光学顕微鏡で観察した結果、異物は発見さ
れなかった。また、前記フィルムを新しいものと交換し
た結果、解像性能および照度は完全に回復した。
たあたりまで解像性能および照度は良好であったが、そ
れを越えるとステッパの解像性能および照度が低下する
傾向があり、ここでフィルムを交換した。しかし、投影
レンズ表面を光学顕微鏡で観察した結果、異物は発見さ
れなかった。また、前記フィルムを新しいものと交換し
た結果、解像性能および照度は完全に回復した。
【００４１】実施例２ 図５中の露光ステップにおける本発明の実施例である。
本実施例を代表する被露光基板周辺に排気機構を設けた
半導体デバイス製造装置の概略を図７に示した。光源６
から照明光学系７、レチクル８および投影光学系９を通
過して、被露光基板１２上に照射された光によってレジ
ストが反応し、有機物１１が発生する。レジストより発
生した有機物１１は被露光基板チャック周辺に設置され
た排気孔１７から外部へ排出される。
本実施例を代表する被露光基板周辺に排気機構を設けた
半導体デバイス製造装置の概略を図７に示した。光源６
から照明光学系７、レチクル８および投影光学系９を通
過して、被露光基板１２上に照射された光によってレジ
ストが反応し、有機物１１が発生する。レジストより発
生した有機物１１は被露光基板チャック周辺に設置され
た排気孔１７から外部へ排出される。
【００４２】実施例１記載のレジスト組成物を、実施例
１記載のプロセス条件下でシリコンウエハに塗布し、プ
リベーク処理を行った。続いて、前記レジストを塗布し
たウエハを、図７に示したウエハチャック周辺に排気機
構を設けたＫｒＦエキシマステッパを用いて露光した。
該排気機構は排気孔の先にアスピレータを接続し、５〜
１０ｍｌ／ｓｅｃの流量で吸引するものとした。被露光
基板表面付近では外方向への対流が生じ、レジストから
発生する有機物は排気孔より外部へ排出され、ケミカル
フィルタに吸着された。６インチウエハ１００００枚程
度を露光した後でも、解像性能および照度の変化はなか
った。また、投影レンズ表面を光学顕微鏡で観察した結
果、異物は発見されなかった。
１記載のプロセス条件下でシリコンウエハに塗布し、プ
リベーク処理を行った。続いて、前記レジストを塗布し
たウエハを、図７に示したウエハチャック周辺に排気機
構を設けたＫｒＦエキシマステッパを用いて露光した。
該排気機構は排気孔の先にアスピレータを接続し、５〜
１０ｍｌ／ｓｅｃの流量で吸引するものとした。被露光
基板表面付近では外方向への対流が生じ、レジストから
発生する有機物は排気孔より外部へ排出され、ケミカル
フィルタに吸着された。６インチウエハ１００００枚程
度を露光した後でも、解像性能および照度の変化はなか
った。また、投影レンズ表面を光学顕微鏡で観察した結
果、異物は発見されなかった。
【００４３】実施例３ 図５中の露光ステップにおける本発明の実施例である。
本実施例を代表する。発生有機物に対する親和性の高い
物質を含有させた上層保護膜の概略を図８に示した。露
光によってレジスト１８から発生した有機物５を上層保
護膜１９が吸着し、投影レンズへの付着を防止する。
本実施例を代表する。発生有機物に対する親和性の高い
物質を含有させた上層保護膜の概略を図８に示した。露
光によってレジスト１８から発生した有機物５を上層保
護膜１９が吸着し、投影レンズへの付着を防止する。
【００４４】実施例１記載のレジスト組成物を、実施例
１記載のプロセス条件下でシリコンウエハに塗布し、プ
リベーク処理を行った。続いて、ポリビニルアルコール
２０部を１００部のフルフラールおよび１００部のエチ
ルアルコールに溶解した溶液を、レジスト上にコーター
で塗布し９０℃で６０秒ベークして上層保護膜とした
（該保護膜の膜厚は０．２μｍ）。
１記載のプロセス条件下でシリコンウエハに塗布し、プ
リベーク処理を行った。続いて、ポリビニルアルコール
２０部を１００部のフルフラールおよび１００部のエチ
ルアルコールに溶解した溶液を、レジスト上にコーター
で塗布し９０℃で６０秒ベークして上層保護膜とした
（該保護膜の膜厚は０．２μｍ）。
【００４５】図８に示したように、該保護膜はレジスト
から発生した有機物を吸着する。６インチウエハ１００
００枚程度を露光した後でも、解像性能および照度の変
化はなかった。また、投影レンズ表面を光学顕微鏡で観
察した結果、異物は発見されなかった。
から発生した有機物を吸着する。６インチウエハ１００
００枚程度を露光した後でも、解像性能および照度の変
化はなかった。また、投影レンズ表面を光学顕微鏡で観
察した結果、異物は発見されなかった。
【００４６】実施例４ 図５中の露光ステップにおける本発明の実施例である。
上記の各実施例の特徴を全て満たした条件において、す
なわち、投影光学系最終面と被露光基板の間にカルシウ
ムを含んだポリメタクリル酸メチルフィルムを設け、か
つ被露光基板周辺に排気機構設け、かつレジスト上にフ
ルフラールを含有したポリビニルアルコール保護膜を塗
布した。上記実施例と同様、６インチウエハ１００００
枚を露光した後で、解像性能および照度の変化はなかっ
た。また、投影レンズ表面を光学顕微鏡を用いて観察し
た結果、本実施例によってレジストから発生する有機物
のレンズへの付着を抑制できたことが明らかになった。
上記の各実施例の特徴を全て満たした条件において、す
なわち、投影光学系最終面と被露光基板の間にカルシウ
ムを含んだポリメタクリル酸メチルフィルムを設け、か
つ被露光基板周辺に排気機構設け、かつレジスト上にフ
ルフラールを含有したポリビニルアルコール保護膜を塗
布した。上記実施例と同様、６インチウエハ１００００
枚を露光した後で、解像性能および照度の変化はなかっ
た。また、投影レンズ表面を光学顕微鏡を用いて観察し
た結果、本実施例によってレジストから発生する有機物
のレンズへの付着を抑制できたことが明らかになった。
【００４７】すなわち、上記各実施例の条件を全て満た
した本実施例によれば、レンズの汚染を最も抑えること
ができ、解像性能および照度の安定したパターン転写を
長期間行えることがわかった。
した本実施例によれば、レンズの汚染を最も抑えること
ができ、解像性能および照度の安定したパターン転写を
長期間行えることがわかった。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、ポジ型化学増幅レジス
トを用いた際に、レジストからの発生有機物によるレン
ズの汚染を防止し、解像性能および照度の安定したパタ
ーン転写を長期間行えるものである。結果として、長期
間安定して、高集積度の半導体デバイスを製造すること
ができる。特に、ＫｒＦ光源やＡｒＦ光源を使用する際
に好適である。
トを用いた際に、レジストからの発生有機物によるレン
ズの汚染を防止し、解像性能および照度の安定したパタ
ーン転写を長期間行えるものである。結果として、長期
間安定して、高集積度の半導体デバイスを製造すること
ができる。特に、ＫｒＦ光源やＡｒＦ光源を使用する際
に好適である。
【図１】ポジ型化学増幅レジストの反応の概念図
【図２】レジストからの発生有機物による投影レンズの
汚染の概略図
汚染の概略図
【図３】被露光基板周辺にノズルを設けた従来に半導体
デバイス製造装置の概略図
デバイス製造装置の概略図
【図４】半導体デバイスフローを示す図
【図５】ウエハ製造プロセスのフローを示す図
【図６】投影光学系と被露光基板の間にフィルムを設け
た半導体デバイス製造装置の概略図
た半導体デバイス製造装置の概略図
【図７】被露光基板周辺に排気機構を設けた半導体デバ
イス製造装置の概略図
イス製造装置の概略図
【図８】発生有機物に対して親和性の高い物質を含有し
た上層保護膜の概略図
た上層保護膜の概略図
１ ベース樹脂 ２ 保護基 ３ 光酸発生剤 ４ 酸 ５ 反応生成有機物 ６ 光源 ７ 照明光学系 ８ レチクル ９ 投影光学系 １０ 付着した物質 １１ 発生有機物 １２ 被露光基板 １３ ノズル １４ 不活性ガス １５ フィルム １６ 支持枠 １７ 排気孔 １８ レジスト １９ 上層保護膜
Claims (9)
- 【請求項１】 光源と、原画パターンの形成されたレク
チルを照明する照明光学系と、レクチルと、前記原画パ
ターンを所定の倍率で投影する投影光学系と、該投影光
学系の結像面に位置する被露光基板からなる投影露光装
置において、投影レンズ最終面と被露光基板の間に、有
機物を化学吸着する金属を含有するフィルムを設置する
ことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、該フィル
ムが交換可能であることを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項３】 光源と、原画パターンの形成されたレク
チルを照明する照明光学系と、レクチルと、前記原画パ
ターンを所定の倍率で投影する投影光学系と、該投影光
学系の結像面に位置する被露光基板からなる投影露光装
置において、被露光基板の周辺に排気機構を設けること
を特徴とする投影露光装置。 - 【請求項４】 光源と、原画パターンの形成されたレク
チルを照明する照明光学系と、レクチルと、前記原画パ
ターンを所定の倍率で投影する投影光学系と、該投影光
学系の結像面に位置する被露光基板からなる投影露光装
置において、投影レンズ最終面と被露光基板の間に、有
機物を化学吸着する金属を含有するフィルムを設置する
し、かつ被露光基板の周辺に排気機構を設けることを特
徴とする投影露光装置。 - 【請求項５】 請求項３または４記載の装置において、
該排気機構がレジストからの発生有機物のレンズ付着を
防止するのを十分な排気能力を有することを特徴とする
投影露光装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５に記載の装置を用いた、
半導体デバイス製造プロセス。 - 【請求項７】 投影露光装置内の被露光基板において、
レジスト上にレジストからの発生有機物に対して親和性
の高い物質を含有した保護膜を塗布することを特徴とす
る半導体デバイス製造プロセス。 - 【請求項８】 請求項１〜５記載の投影露光装置を用
い、かつレジスト上にレジストからの発生有機物に対し
て親和性の高い物質を含有した保護膜を塗布することを
特徴とする半導体デバイス製造プロセス。 - 【請求項９】 請求項５記載のプロセスにおいて、レジ
スト上にレジストからの発生有機物に対して親和性の高
い物質を含有した保護膜がレジストから発生する有機物
を吸着ことを特徴とする半導体デバイス製造プロセス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8070123A JPH09260257A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | レンズ汚染を防止した投影露光装置およびそれを用いた半導体デバイス製造プロセス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8070123A JPH09260257A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | レンズ汚染を防止した投影露光装置およびそれを用いた半導体デバイス製造プロセス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260257A true JPH09260257A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13422470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8070123A Pending JPH09260257A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | レンズ汚染を防止した投影露光装置およびそれを用いた半導体デバイス製造プロセス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260257A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6496257B1 (en) | 1997-11-21 | 2002-12-17 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US6970228B1 (en) | 1999-07-16 | 2005-11-29 | Nikon Corporation | Exposure method and system |
| JP2006173247A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Nikon Corp | 汚染物質除去装置及び露光装置並びにデバイスの製造方法 |
| JP2009004777A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Asml Netherlands Bv | コートされたフィルムが付着される部分を有するリソグラフィ装置 |
| US7684009B2 (en) | 2004-06-30 | 2010-03-23 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| WO2013158335A1 (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method to reduce particles in advance anneal process |
| JP2015233100A (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-24 | キヤノン株式会社 | インプリント装置、および物品製造方法 |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP8070123A patent/JPH09260257A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7061575B2 (en) | 1997-11-21 | 2006-06-13 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
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| JP2009004777A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Asml Netherlands Bv | コートされたフィルムが付着される部分を有するリソグラフィ装置 |
| JP2011146738A (ja) * | 2007-06-19 | 2011-07-28 | Asml Netherlands Bv | コートされたフィルムが付着される部分を有するリソグラフィ装置 |
| WO2013158335A1 (en) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method to reduce particles in advance anneal process |
| JP2015521368A (ja) * | 2012-04-18 | 2015-07-27 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | アドバンスアニールプロセスにおいて粒子を低減させる装置および方法 |
| US9214346B2 (en) | 2012-04-18 | 2015-12-15 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method to reduce particles in advanced anneal process |
| JP2015233100A (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-24 | キヤノン株式会社 | インプリント装置、および物品製造方法 |
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