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半导体器件的制造方法

阅读:432发布:2021-03-22

专利汇可以提供半导体器件的制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 半导体 器件的制造方法,包括:液浸移动曝光工序,该液浸移动曝光工序在将要实施曝光处理的被曝光 基板 和进行所述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间隔着液体,并且一边使所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动,一边对在所述被曝光基板的表面上设定的多个曝光区域进行所述曝光处理;第一液浸移动工序,该第一液浸移动工序在所述各个曝光区域中相邻的所述各个曝光区域之间,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着所述液体但不进行所述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动;以及第二液浸移动工序,该第二液浸移动工序在比所述第一液浸移动工序的移动距离长的距离中,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着所述液体但不进行所述曝光处理,使所述被曝光基板以比所述第一液浸移动工序的移动速度慢的速度相对于所述投影光学系统相对移动。,下面是半导体器件的制造方法专利的具体信息内容。

1.一种半导体器件的制造方法,包括:
液浸移动曝光工序,该液浸移动曝光工序在将要实施曝光处理的被曝 光基板和进行所述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间隔着液体,并 且一边使所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动,一边对在所 述被曝光基板的表面上设定的多个曝光区域进行所述曝光处理;
第一液浸移动工序,该第一液浸移动工序在所述各个曝光区域中相邻 的所述各个曝光区域之间,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔 着所述液体但不进行所述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影 光学系统相对移动;以及
第二液浸移动工序,该第二液浸移动工序在比所述第一液浸移动工序 的移动距离长的距离中,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着 所述液体但不进行所述曝光处理,使所述被曝光基板以比所述第一液浸移 动工序的移动速度慢的速度相对于所述投影光学系统相对移动。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其中,将所述第二 液浸移动工序中所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动速 度,设定得小于在所述被曝光基板移动时所述液体残留在所述被曝光基板 上的速度。
3.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其中,将所述液浸 移动曝光工序中所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动速 度,设定得小于在所述被曝光基板移动时所述液体残留在所述被曝光基板 上的速度。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,还包括在所述被曝 光基板的被曝光侧的主面上设置抗蚀剂膜。
5.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法,还包括在所述抗蚀 剂膜上设置疏性高于该抗蚀剂膜的膜。
6.一种半导体器件的制造方法,包括:
液浸移动曝光工序,该液浸移动曝光工序在将要实施曝光处理的被曝 光基板和进行所述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间隔着液体,并 且一边使所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动,一边对在所 述被曝光基板的表面上设定的多个曝光区域进行所述曝光处理;
第一液浸移动工序,该第一液浸移动工序在所述各个曝光区域中相邻 的所述各个曝光区域之间,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔 着所述液体但不进行所述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影 光学系统相对移动;以及
第二液浸移动工序,该第二液浸移动工序在比所述第一液浸移动工序 的移动距离长的距离中,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着 所述液体但不进行所述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影光 学系统相对移动,并且在所述被曝光基板上产生所述液体的残留之前,变 更所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的移动速度和移动方向中至少 一方。
7.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法,其中,在所述第二 液浸移动工序中,相对于所述被曝光基板的以前的移动方向,在90°~270° 的范围内变更所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动方向。
8.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法,其中,在所述第二 液浸移动工序中,对所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动 方向进行设定,使得所述被曝光基板的移动轨迹成为折线形状或蛇行形状。
9.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法,其中,将所述第二 液浸移动工序中所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动速 度,设定得小于在所述被曝光基板移动时所述液体残留在所述被曝光基板 上的速度。
10.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法,其中,将所述液 浸移动曝光工序中所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动速 度,设定得小于在所述被曝光基板移动时所述液体残留在所述被曝光基板 上的速度。
11.根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法,还包括在所述被 曝光基板的被曝光侧的主面上设置抗蚀剂膜。
12.根据权利要求11所述的半导体器件的制造方法,还包括在所述抗 蚀剂膜上设置疏水性高于该抗蚀剂膜的膜。
13.一种半导体器件的制造方法,包括
液浸移动曝光工序,该液浸移动曝光工序在将要实施曝光处理的被曝 光基板和进行所述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间隔着液体,并 且一边使所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动,一边对在所 述被曝光基板的表面上设定的多个曝光区域进行所述曝光处理;
其中,将所述液体位于所述被曝光基板的周缘部上时的所述被曝光基 板相对所述投影光学系统的移动速度,设定得比所述液体位于所述被曝光 基板的周缘部以外时的所述被曝光基板相对所述投影光学系统的移动速度 慢。
14.根据权利要求13所述的半导体器件的制造方法,还包括:
第一液浸移动工序,该第一液浸移动工序在所述各个曝光区域中相邻 的所述各个曝光区域之间,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔 着所述液体但不进行所述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影 光学系统相对移动;以及
第二液浸移动工序,该第二液浸移动工序在比所述第一液浸移动工序 的移动距离长的距离中,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着 所述液体但不进行所述曝光处理,使所述被曝光基板以比所述第一液浸移 动工序的移动速度慢的速度相对于所述投影光学系统相对移动。
15.根据权利要求13所述的半导体器件的制造方法,还包括:
第一液浸移动工序,该第一液浸移动工序在所述各个曝光区域中相邻 的所述各个曝光区域之间,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔 着所述液体但不进行所述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影 光学系统相对移动;以及
第二液浸移动工序,该第二液浸移动工序在比所述第一液浸移动工序 的移动距离长的距离中,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着 所述液体但不进行所述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影光 学系统相对移动,并且在所述被曝光基板上产生所述液体的残留之前,变 更所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的移动速度和移动方向中至少 一方。
16.根据权利要求13所述的半导体器件的制造方法,其中,将所述液 浸移动曝光工序中所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动速 度,设定得小于在所述被曝光基板移动时所述液体残留在所述被曝光基板 上的速度。
17.根据权利要求13所述的半导体器件的制造方法,还包括在所述被 曝光基板的被曝光侧的主面上设置抗蚀剂膜。
18.根据权利要求17所述的半导体器件的制造方法,还包括在所述抗 蚀剂膜上设置疏水性高于该抗蚀剂膜的膜。
19.根据权利要求14所述的半导体器件的制造方法,其中,将所述第 二液浸移动工序中所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动速 度,设定得小于在所述被曝光基板移动时所述液体残留在所述被曝光基板 上的速度。
20.根据权利要求15所述的半导体器件的制造方法,其中,将所述第 二液浸移动工序中所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的相对移动速 度,设定得小于在所述被曝光基板移动时所述液体残留在所述被曝光基板 上的速度。

说明书全文

技术领域

发明涉及在半导体器件的制造工序中使用的光刻技术中的曝光技 术,特别涉及在曝光装置的投影光学系统和将要实施曝光处理的被处理基 板之间隔着液体来进行曝光工序的半导体器件的制造方法

背景技术

近来被称为液浸曝光方法的曝光方法受到关注。该液浸曝光方法是使 曝光装置的投影光学系统(投影透镜)和在将要实施曝光处理的被曝光基 板上形成的抗蚀剂膜之间充满液体(液浸液),在抗蚀剂膜的表面上曝光 图形的曝光方法。在该液浸曝光方法中使用的曝光装置被称为液浸型曝光 装置。该液浸型曝光装置的一例公开于日本专利特开平10-303114号公报 中。
在该日本专利特开平10-303114号公报中,具体地讲公开了一种液浸 型曝光装置,其在能够提供作为液浸液的的载物台中,在使被曝光基板 整体没入水中的状态下,使载物台相对于曝光装置一边相对移动一边进行 曝光。在这种方式的液浸型曝光装置中,整个载物台被提供了液体,所以 在使载物台快速移动时,存在液浸液容易从载物台溢出等问题。因此存在 不能快速驱动载物台的问题。
作为针对这种因载物台移动造成的液体乱流的对策,例如,在Soichi Owa and Hiroyuki Nagasaka,Immersion Lithography;its potential performance and issues,Proc.of SPIE Vol.5040,pp.724-733中,公开了一 边对被曝光基板上进行曝光的部分局部提供液浸液一边来驱动载物台的方 法。根据该方式,在使载物台快速移动时,液浸液几乎不会从载物台溢出, 所以能够使载物台快速移动。但是,在使用这种方法时,为了使抗蚀剂膜 表面上局部存在的液浸曝光用液膜快速移动,例如需要使抗蚀剂膜的表面 成为疏水性。或者,需要在抗蚀剂膜表面上设置其他的疏水性膜。通过这 种疏水处理,可以实现载物台相对曝光装置的光学系统的快速相对移动。 进而可以实现曝光工序的生产效率提高。
并且,在其他的液浸曝光工序中,使在不影响曝光于抗蚀剂膜上的图 形的像质量的单纯的被曝光基板的移动工序中的载物台的移动速度,比在 影响图形的像质量的液浸移动曝光工序中的载物台的移动速度快。即,使 不在抗蚀剂膜上曝光图形而使载物台移动的移动工序的移动速度,比一边 在抗蚀剂膜上曝光图形一边使载物台移动的液浸移动曝光工序的移动速度 快。由此,可以实现曝光工序的生产效率提高。此时,当然在不在抗蚀剂 膜上曝光图形而移动的移动工序中优选以最快速度移动载物台。
但是,如果仅仅单纯地使载物台快速移动,则液浸液的液滴容易沿着 曝光装置的投影光学系统和液浸液相对于被曝光基板的相对移动轨迹残留 在被曝光基板上。如果液浸液的液滴残留在被曝光基板上,则产生形成于 抗蚀剂膜的抗蚀图形劣化从而容易产生缺陷的问题。进而,基于具有这种 缺陷的抗蚀图形制造的半导体器件,其性能、质量或者可靠性等降低的可 能性较大。

发明内容

本发明提供一种使用了液浸曝光方法的半导体器件的制造方法,在将 要实施曝光处理的被曝光基板和曝光装置的投影光学系统之间的局部区域 中隔着液体来进行曝光处理的液浸曝光方法中,可以实现曝光工序的生产 效率提高,并且液体几乎不会残留在被曝光基板上。
根据本发明的一个方面提供一种半导体器件的制造方法,包括:液浸 移动曝光工序,该液浸移动曝光工序在将要实施曝光处理的被曝光基板和 进行所述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间隔着液体,并且一边使 所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动,一边对在所述被曝光 基板的表面上设定的多个曝光区域进行所述曝光处理;第一液浸移动工序, 该第一液浸移动工序在所述各个曝光区域中相邻的所述各个曝光区域之 间,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着所述液体但不进行所 述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动;以 及第二液浸移动工序,该第二液浸移动工序在比所述第一液浸移动工序的 移动距离长的距离中,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着所 述液体但不进行所述曝光处理,使所述被曝光基板以比所述第一液浸移动 工序的移动速度慢的速度相对于所述投影光学系统相对移动。
根据本发明的其他方面提供一种半导体器件的制造方法,包括:液浸 移动曝光工序,该液浸移动曝光工序在将要实施曝光处理的被曝光基板和 进行所述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间隔着液体,并且一边使 所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动,一边对在所述被曝光 基板的表面上设定的多个曝光区域进行所述曝光处理;第一液浸移动工序, 该第一液浸移动工序在所述各个曝光区域中相邻的所述各个曝光区域之 间,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着所述液体但不进行所 述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动;以 及第二液浸移动工序,该第二液浸移动工序在比所述第一液浸移动工序的 移动距离长的距离中,在所述被曝光基板和所述投影光学系统之间隔着所 述液体但不进行所述曝光处理,而使所述被曝光基板相对于所述投影光学 系统相对移动,并且在所述被曝光基板上产生所述液体的残留之前,变更 所述被曝光基板相对于所述投影光学系统的移动速度和移动方向中至少一 方。
根据本发明的另外其他方面提供一种半导体器件的制造方法,包括液 浸移动曝光工序,该液浸移动曝光工序在将要实施曝光处理的被曝光基板 和进行所述曝光处理的曝光装置的投影光学系统之间隔着液体,并且一边 使所述被曝光基板相对于所述投影光学系统相对移动,一边对在所述被曝 光基板的表面上设定的多个曝光区域进行所述曝光处理,其中,将所述液 体位于所述被曝光基板的周缘部上时的所述被曝光基板相对所述投影光学 系统的移动速度,设定得比所述液体位于所述被曝光基板的周缘部以外时 的所述被曝光基板相对所述投影光学系统的移动速度慢。
附图说明
图1是表示第1实施方式的曝光装置的概要结构的示意图。
图2是表示第1实施方式的液浸曝光方法的流程图
图3是按照每种移动方式分类表示第1实施方式中液浸头相对晶片的 相对移动轨迹的俯视图。
图4A和图4B是分别表示第1实施方式中的第一和第二各液浸移动工 序的俯视图。
图5是表示第1实施方式中液浸头相对晶片的校准(对准)标志检测 时的移动轨迹的俯视图。
图6A和图6B是表示第1实施方式中的载物台的移动方向和液体相对 晶片的接触的关系的剖视图。
图7是表示第1实施方式中将载物台的移动速度设为最大时,液体相 对晶片的接触角和液浸区域相对晶片的相对移动距离的关系的曲线图。
图8是表示第1实施方式中相对于液浸区域和晶片之间的相对移动速 度的残留液滴产生距离和液体相对晶片的接触角的关系的曲线图。
图9是表示第1实施方式中使载物台的移动速度小于最大移动速度时, 液体相对晶片的接触角和晶片相对液浸区域的相对移动距离的关系的曲线 图。
图10是表示第1实施方式中使载物台的移动速度更加小于最大移动速 度时,液体相对晶片的接触角和晶片相对液浸区域的相对移动距离的关系 的曲线图。
图11是表示第1实施方式中的第二液浸移动的移动速度的确定方法的 曲线图。
图12是按照每种移动方式分类表示第2实施方式中液浸头相对晶片的 相对移动轨迹的俯视图。
图13是按照每种移动方式分类表示第3实施方式中液浸头相对晶片的 相对移动轨迹的俯视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明涉及的各个实施方式。
(第1实施方式)
首先,参照图1~图11说明本发明涉及的第1实施方式。在本实施方 式中说明一种抗蚀图形形成方法,其在基板上的局部区域隔着液膜曝光图 形的液浸曝光技术中,能够抑制或减少抗蚀图形产生缺陷的可能性。以下 进行具体说明。
首先,参照图1说明本发明涉及的曝光装置1。图1是表示本实施方 式涉及的进行曝光处理的曝光装置1的概要结构的示意图。图1所示的曝 光装置1是进行所谓液浸曝光的液浸型曝光装置,其在将要进行曝光处理 的被曝光基板5和曝光装置1的投影光学系统4之间隔着液体的状态下进 行曝光。特别是本实施方式的液浸型曝光装置1是被称为扫描式液浸型曝 光装置的一种。
如图1所示,液浸型曝光装置1具备用于支撑分划板(掩模)2的作 为分划板支撑部件(掩模支撑部件)的分划板载物台(掩模载物台)3。并 且,虽然省略了图示,但液浸型曝光装置1具备产生曝光光(照明光)的 曝光光源(照明光源)、和将该照明光源产生的照明光引导到分划板2上 的照明透镜系统(照明光学系统)。分划板载物台3配置在照明光源和照 明透镜系统的光路下方。并且,分划板载物台3被设定成为可以沿着与液 浸型曝光装置1的光轴正交的方向进行平行顺时针方向或平行逆时针方向 移动。分划板2设置在分划板载物台3的与照明光源和照明透镜系统相向 的一侧主面(表面、上面)上。并且,虽然省略了图示,但在分划板2上 至少形成有一个图形(掩模图形),其具有将要在被曝光基板5的表面5a 上曝光形成的规定形状。
并且,液浸型曝光装置1具备投影透镜系统(投影光学系统)4,用于 把已通过(透过)分划板2的曝光光引导到被曝光基板5的表面5a上。投 影透镜系统4配置在分划板载物台3的光路的下方。
并且,液浸型曝光装置1具备作为用于支撑将要实施曝光处理的被曝 光基板(晶片、半导体基板)5的被曝光基板支撑部件(晶片支撑部件) 的被曝光基板载物台(晶片载物台)6。晶片载物台6配置在投影透镜系统 4的光路的下方。晶片载物台6与分划板载物台3相同,被设定成为可以 沿着与液浸型曝光装置1的光轴正交的方向与晶片5一起进行平行顺时针 方向或平行逆时针方向移动。由此,晶片载物台6和放置(安放)在晶片 载物台6上的晶片5可以相对于投影透镜系统4相对移动。另外,从相反 的视点观察时,投影透镜系统4可以相对于晶片载物台6和放置在晶片载 物台6上的晶片5相对移动。晶片5被放置在晶片载物台6的与投影透镜 系统4相向的一侧主面(表面、上面)上。
并且,在晶片载物台6的表面上设有作为被曝光基板保持部件(晶片 保持部件)的支撑板(支撑部件)7,用于保持晶片5使该晶片5在与晶片 载物台6一起移动时不会偏移。支撑板7被设置成为包围晶片5的周缘部 (外缘部)5b。
并且,在投影透镜系统4的前端部4a设有作为液体保持部件(液浸液 保持部件)的围档8,用于将提供到投影透镜系统4和晶片5之间的曝光 处理用液体(液浸液)保持在晶片5的表面5a上的所期望区域内。并且, 在投影透镜系统4的侧方设有液体供给排出装置(液浸液供给排出装置)9, 其具有向围档8内提供液体的液体供给装置9a、和将液体从围档8内排出 的液体排出装置9b。在本实施方式中,设定成为从配置在图1中投影透镜 系统4右侧的液体供给装置9a向围档8内供给液体。同时,设定成为利用 配置在投影透镜系统4左侧的液体排出装置9b将液体从围档8内排出。在 本实施方式中,作为液浸液(第1药液),与一般的液浸曝光工序相同使 用纯水。因此,液体供给排出装置9也简单地称呼为供水排水器。同样, 液体供给装置9a和液体排出装置9b也简单地分别称呼为供水器9a和排水 器9b。
通过这样设定,至少在进行液浸曝光时,投影透镜系统4的前端部4a 和晶片5的表面5a之间的由围档8包围的空间充满了含有纯水的液膜(水 膜)11。该投影透镜系统4和晶片5之间充满了水膜11的区域也称为液浸 区域12。与此对应,将投影透镜系统4的前端部4a也称为液浸头。另外, 在图1中,为了容易观看附图,省略图示液浸液。
另外,虽然省略了图示,但在投影透镜系统4的旁边设有进行校准标 志的检测的校准标志检测装置。与投影透镜系统4相同,通过晶片载物台 6相对于投影透镜系统4相对移动,该校准标志检测装置也相对于晶片载 物台6和晶片5相对移动。校准标志的检测在对晶片5实施液浸曝光处理 之前进行,以便提高曝光精度
虽然省略了图示,但从照明光源产生的照明光经过照明透镜系统到达 分划板2。到达分划板2的照明光通过形成于分划板2的掩模图形,成形 为规定的图形形状。并且,成形为规定的图形形状的照明光(曝光光)射 入投影透镜系统4。射入投影透镜系统4的曝光光从投影透镜系统4的前 端部(液浸头)4a射出后,通过液浸区域12到达在晶片5的表面5a上设 定的所期望的照射区域(曝光区域)。具体地讲,掩模图形的像被曝光和 投影于设在晶片5的表面5a上的未图示的光抗蚀剂表面上,形成掩模图形 的潜像。即,对晶片5的表面5a实施液浸曝光处理。
下面,参照图2说明本实施方式涉及的液浸曝光方法。图2是表示本 实施方式涉及的液浸曝光方法的流程图。
首先,按照图2中的最上段所示,准备将要实施曝光处理的作为被曝 光基板的晶片(半导体基板)5。
然后,在实施曝光处理之前,在晶片5的表面5a上预先设置未图示的 防反射膜。该防反射膜例如使用未图示的涂覆装置,利用旋转涂覆法成膜。 即,在旋转着的晶片5的表面5a的中心部滴落防反射膜用的涂覆材料并使 其扩散在整个表面5a上,然后进行加热处理。由此,在晶片5的表面5a 上形成防反射膜。在本实施方式中,在晶片5的表面5a上设置膜厚约50nm 的防反射膜。把该工序设为步骤101(ST101)。
然后,在防反射膜的表面上设置未图示的抗蚀剂膜。在本实施方式中, 作为抗蚀剂膜采用包含酸产生材料的ArF化学放大式抗蚀剂膜。该抗蚀剂 膜利用与防反射膜相同的方法成膜。即,利用旋转涂覆法使化学放大式抗 蚀剂的涂覆材料在防反射膜上扩散。然后,对设有该化学放大式抗蚀剂用 涂覆材料的晶片5实施加热处理,由此使涂覆材料中含有的溶剂汽化并将 其去除。由此,在防反射膜的表面上形成ArF化学放大式抗蚀剂膜。把该 工序设为步骤102(ST102)。
另外,在本实施方式中,采用表面的亲水性较高的ArF化学放大式抗 蚀剂膜。如在背景技术中说明的那样,在一般的液浸曝光中,与在晶片5 上设置的液浸液直接接触的部件优选疏水性(憎水性)较高的部件。因此, 在本实施方式中,在抗蚀剂膜上设置相对性显影液具有溶解性的疏水性 膜。该膜是为了抑制水分从液浸液渗透到抗蚀剂膜内、或者从抗蚀剂膜向 液浸液内析出抗蚀剂膜构成物质而设置的。因此,该膜也称为液浸曝光用 保护膜。把该工序设为步骤103(ST103)。
并且,在采用与本实施方式不同的疏水性(憎水性)较高的抗蚀剂膜 时,当然可以省略前述步骤103。该情况时,如图2中虚线箭头所示,从 前述步骤102直接转入后述步骤104即可。
然后,将设有ArF化学放大式抗蚀剂膜的晶片5从涂覆装置搬运到前 述的液浸型曝光装置1上。把该工序设为步骤104(ST104)。
然后,把从涂覆装置搬运来的晶片5放置在曝光装置1的晶片载物台 (曝光载物台)6上。然后,利用支撑板7保持晶片5。把该工序设为步骤 105(ST105)。
然后,在对放置在晶片载物台6上的晶片5实施液浸曝光处理之前, 进行在晶片5上设定的校准标志的检测。该校准标志的检测使用前述曝光 装置1具有的校准标志检测装置进行。校准标志的检测是为了提高投影于 晶片表面5a(抗蚀剂膜表面)的分划板图形的位置精度即曝光精度而进行 的。
在检测校准(对准)标志时,与对晶片5实施液浸曝光处理时相同, 在投影透镜系统4和晶片5之间的空间形成有液浸区域12。因此,在校准 标志检测工序中,与液浸曝光处理工序相同,随着晶片载物台6相对于投 影透镜系统4相对移动,液浸区域12在晶片5的表面5a上移动。重复进 行这种晶片载物台6相对于投影透镜系统4和液浸区域12的相对移动,并 且在标志位置配置校准标志检测功能进行测定,由此进行校准标志的检测。 结果,获得芯片位置信息。把该工序设为步骤106(ST106)。
然后,根据所获得的芯片位置信息,进行晶片5相对掩模图形的对准 曝光。于是,在抗蚀剂膜上形成掩模图形的潜像。把该工序设为步骤107 (ST107)。
然后,将形成有掩模图形的潜像的晶片5从载物台6上取下,从曝光 装置1搬运到未图示的加热器(烘箱)的处理室内。把该工序设为步骤108 (ST108)。
然后,使用加热器对晶片5实施加热处理(烧结处理,PEB)。通过 该加热处理,促进在液浸曝光工序(液浸曝光阶段)中产生于抗蚀剂膜内 的酸的扩散反应和放大反应。把该工序设为步骤109A(ST109A)。
然后,将实施了PEB的晶片5从加热器中取出。然后,从抗蚀剂膜上 剥离去除液浸曝光用保护膜。把该工序设为步骤110A(ST110A)。
然后,把已去除液浸曝光用保护膜的晶片5搬运到未图示的显影处理 装置(显影单元)上进行显影处理。由此,去除抗蚀剂膜上的保护膜,同 时在抗蚀剂膜上形成未图示的ArF抗蚀图形。把该工序设为步骤111A (ST111A)。
然后,省略了基于附图的更加详细具体的说明,使形成有ArF抗蚀图 形的晶片5按照规定的加工工序往下进行。即,使形成有ArF抗蚀图形的 晶片5进入到晶体管制造工序、布线形成工序等其他前工序(Front End Of the line:FEOL)。然后,把经过了前工序的晶片5再进入到切割、芯片 封装、焊接及模制等后工序(Back End Of the line:BEOL)。把该工序 设为步骤112(ST112)。
经过步骤112获得本实施方式涉及的未图示的所期望的半导体器件。 即,获得具备利用使用本实施方式的液浸型曝光装置1的液浸曝光方法形 成了图形的晶片5的半导体器件。
另外,在使用溶剂不可溶性液浸曝光用保护膜时,不需要从前述ST108 经过ST109A、ST110A和ST111A到ST112为止的工序(方式、路径)。 如图2中虚线箭头所示,也可以选择不经过ST109A、ST110A和ST111A, 而从ST108经过ST109B、ST110B和ST111B到ST112为止的工序。
具体地讲,首先,把已经过ST108的晶片5进入到液浸曝光用保护膜 的剥离及去除工序。把该工序设为步骤109B(ST109B)。
然后,把已去除液浸曝光用保护膜的晶片5进入到PEB工序。把该工 序设为步骤110B(ST110B)。
然后,把已经过PEB工序的晶片5进入到显影工序,在抗蚀剂膜上形 成ArF抗蚀图形。把该工序设为步骤111B(ST111B)。
然后,把形成有ArF抗蚀图形的晶片5进入到加工工序(ST112)。 经过这种工序,与选择从前述ST108经过ST109A、ST110A和ST111A到 ST112的工序时相同,可以获得具备利用使用本实施方式的液浸型曝光装 置1的液浸曝光方法形成了图形的晶片5的半导体器件。
即,如前面所述,在使用溶剂可溶性液浸曝光用保护膜时,首先进行 PEB工序(ST109A)。然后,利用溶剂将液浸曝光用保护膜剥离(ST110A)。 然后,利用碱性显影液进行抗蚀剂膜的显影(ST111A)。但是,未必一定 要按照该顺序推进工序。根据情况,也可以首先利用溶剂将液浸曝光用保 护膜剥离(ST109B)。然后,进行PEB工序(ST110B)。然后,利用碱 性显影液进行抗蚀剂膜的显影(ST111B)。
并且,也可以不使用液浸曝光用保护膜,而使液浸区域12直接接触抗 蚀剂膜进行曝光。该情况时,当然可以省略液浸曝光用保护膜的剥离工序 (ST110A、ST109B)。
并且,虽然省略了基于附图的更加详细具体的说明,但本发明者们进 行了对已经过前述ST101~ST108的各个工序、及ST109A~ST111A或 ST109B~ST111B的各个工序的晶片5形成布线的试制实验。即,对经过 前述各个步骤制造的晶片5,把抗蚀剂膜作为掩模形成了布线图形。根据 该结果,未发现图形短路等伴随液浸移动工序形成的缺陷。并且,由于残 留液滴未渗入抗蚀剂膜,所以与采用以往的液浸曝光时相比,可以获得尺 寸精度良好的布线图形。即,根据本实施方式判明相比现有技术涉及的半 导体器件,可以获得器件的可靠性、质量和性能等较高的半导体器件。同 时判明能够容易以较高的成品率且高效地制造这种半导体器件。
下面,参照图3~图12,具体说明本实施方式涉及的投影透镜系统4 和液浸区域12与晶片载物台6和晶片5的相对移动。
图3是按照每种移动方式分类表示本实施方式涉及的液浸头4a相对晶 片5的相对移动轨迹的俯视图。即,在图3中,按照每种移动方式分类表 示在晶片5上对投影透镜系统4的前端部4a上设定的液浸区域12的移动 轨迹。但是,在图3中,仅表示晶片5的表面5a中包括中心部C及外周 约1/4部分的扇形状区域。并且,图3所示的多个矩形状(长方形状)框 表示对晶片5的表面5a设定的多个曝光区域10。与一般的曝光工序相同, 在本实施方式中,针对晶片5(抗蚀剂膜)的曝光工序也按照各个曝光区 域10进行。图3中的黑圆点表示在晶片5的表面5a上设定的多个校准标 志的位置P。在图3中表示各个校准标志P中P1~P3为止的3个校准标 志的位置。另外,图3中利用实线表示的多个箭头、利用虚线表示的多个 箭头和利用单点划线表示的多个箭头,分别表示投影透镜系统4的中心(第 一液膜的中心)相对于晶片5相对移动时的轨迹。以下进行具体说明。
图3中利用实线表示的多个箭头,表示使晶片5相对于投影透镜系统 4相对移动并且对各个曝光区域10进行液浸曝光处理时,液浸头4a(液浸 区域12)的中心部在晶片5上的移动轨迹。在以下说明中,把进行这种液 浸曝光处理时的液浸头4a的移动工序称为液浸移动曝光工序。并且,图3 中利用虚线表示的多个箭头,表示在各个曝光区域10中相邻的各个曝光区 域10之间,在晶片5和投影透镜系统4之间隔着液浸液但不进行曝光处理 使晶片5相对于投影透镜系统4相对移动时,液浸头4a的中心部在晶片5 上的移动轨迹。在以下说明中,把这种相邻的各个曝光区域10之间的不伴 随液浸曝光处理的液浸头4a的移动工序称为第一液浸移动工序。
并且,图3中利用细的单点划线表示的多个箭头,表示在比第一液浸 移动工序中的液浸头4a的移动距离长的距离中,在晶片5和投影透镜系统 4之间隔着液浸液但不进行曝光处理使晶片5相对于投影透镜系统4相对 移动时,液浸头4a的中心部在晶片5上的移动轨迹。具体地讲,图3中利 用细的单点划线表示的多个箭头,表示至少跨越一个曝光区域10的液浸头 4a的中心部的移动轨迹。在以下说明中,把这种在距离比第一液浸移动工 序的移动距离长的移动中不伴随液浸曝光处理的液浸头4a的移动工序称 为第二液浸移动工序。
并且,图3中利用粗的单点划线表示的多个箭头,表示在检查各个校 准标志P1、P2、P3时液浸头4a的中心部在晶片5上的移动轨迹。如图3 所示,各个校准标志P1~P3被设定于在晶片5的表面5a上彼此隔开多个 曝光区域10的位置。因此,在校准标志检测工序中的液浸头4a的移动工 序也被分类为第二液浸移动工序的一种。
下面,参照图4A和图4B更详细具体地说明第一和第二各液浸移动工 序的定义。图4A和图4B是分别表示本实施方式涉及的第一和第二各液浸 移动工序的俯视图。具体地讲,图4A表示在第一液浸移动工序中液浸头 4a(液浸区域12)的移动方向和移动距离的一例。图4B表示在第二液浸 移动工序中液浸头4a的移动方向和移动距离的一例。在图4A和图4B中, 利用多个矩形状(长方形状)框包围的部分,分别表示在晶片5的表面5a 上设定的多个曝光区域(液浸移动曝光区域)10。
如图4A所示,在第一液浸移动工序中,液浸头4a在设有基准点(始 点)S的液浸移动曝光区域10内移动。或者,液浸头4a从基准点S移动 到与设有基准点S的液浸移动曝光区域10相邻的液浸移动曝光区域10内。 此时,液浸头4a相对于基准点S向图4A中的纵方向(上下方向)、横(左 右方向)和倾斜方向中任一方向移动。
并且,如图4B所示,在第二液浸移动工序中,液浸头4a从基准点S 至少跨越与设有基准点S的液浸移动曝光区域10相邻的液浸移动曝光区域 10移动。即,与第一液浸移动工序不同,在该第二液浸移动工序中,液浸 头4a从基准点S移动到至少隔开一个液浸移动曝光区域10的位置。但是, 与第一液浸移动工序相同,在该第二液浸移动工序中,液浸头4a相对于基 准点S向图4B中的纵方向(上下方向)、横(左右方向)和倾斜方向中 任一方向移动。
下面,参照图5说明检测校准标志时的液浸头4a的移动工序。图5 是表示本实施方式涉及的液浸头4a相对晶片5的校准标志检测时的移动轨 迹的俯视图。在图5中,示意地表示当检查在晶片5的表面5a内设定的各 个校准标志P1~P8时,液浸区域12(液浸头4a)的中心相对于晶片5的 相对移动的轨迹。图5中利用单点划线表示的多个箭头,分别表示检测校 准标志时的液浸头4a的中心的每次的移动轨迹。
如图5所示,在开始校准标志检测时,首先为了检测第1校准标志P1, 液浸头4a从在晶片5外侧设定的未图示的液浸头待机场所(液浸头待机位 置)朝向第1校准标志P1移动。在检测第1校准标志P1后,液浸头4a 对第2校准标志P2~第8校准标志P8重复相同工序。在检测第8校准标 志P8后,液浸头4a返回液浸头待机场所。根据图5所示的各个单点划线 箭头的长度可知,在本实施方式中,这些液浸头4a的移动全部是跨越至少 一个液浸移动曝光区域10的移动。因此,检测校准标志时的液浸头4a的 移动工序如前面所述,可以全部视为第二液浸移动工序。
如在背景技术中说明的那样,在不曝光时的液浸移动工序中,载物台 (晶片)的移动速度几乎不会给抗蚀剂潜像的质量造成影响。因此,以往 为了提高曝光工序的生产率,使载物台以最大速度移动。但是,该情况下, 产生液滴沿着液浸区域12的移动轨迹残留在晶片上的问题。与此相对,在 使载物台以比不曝光时的液浸移动工序慢的速度移动的曝光区域内的液浸 移动曝光工序中,几乎确认不到有液滴残留。以下,参照图6~图11具体 说明其机制。
首先,参照图6A和图6B说明晶片5和液浸液11的动态接触角的定 义。图6A和图6B是表示本实施方式涉及的载物台6的移动方向和液体 11相对晶片5的接触角的关系的剖视图。具体地讲,图6A是说明晶片5 和液浸液11的后退接触角θ1的图。图6B是说明晶片5和液浸液11的前 进接触角θ2的图。
如图6A中空心箭头所示,使放置在载物台6上的晶片5向图6A中左 方向移动。此时,在液浸头4a和晶片5之间的液浸区域12设置的液浸液 11中位于载物台移动方向前方的部分,在该载物台开始移动时形成为图6A 所示的形状。在这种状态下,把图6A中利用θ1表示的角度定义为晶片5 和液浸液11的动态后退接触角。并且,如图6B中空心箭头所示,使放置 在载物台6上的晶片5向图6B中右方向移动。此时,在液浸头4a和晶片 5之间的液浸区域12设置的液浸液11中位于载物台移动方向后方的部分, 在该载物台开始移动时形成为图6B所示的形状。在这种状态下,把图6B 中利用θ2表示的角度定义为晶片5和液浸液11的动态前进接触角。一般 认为后退接触角θ1和前进接触角θ2这两个动态接触角中,后退接触角θ1 越小,液浸液11越容易渗入晶片5中,也就越容易产生液滴残留。
下面,参照图7说明校准标志检测工序(评价工序)中的后退接触角 θ1的变化。更具体地讲,对本发明者们的调查的在评价校准标志时把载物 台6的移动速度设定为最大速度的情况下,液浸液11的后退接触角θ1的 变化的结果进行说明。图7是表示本实施方式中将载物台6的移动速度设 为最大时,液浸液11相对晶片5的后退接触角θ1和液浸液11相对晶片5 的相对移动距离的关系的曲线图。在该图7中,利用曲线表示前面参照的 图5所示的第1~第8各个校准标志P1~P8之间的移动工序中,第2~第 7各个校准标志P2~P7之间的移动工序中的后退接触角θ1和液浸液11 相对晶片5的相对移动距离的关系。
根据该图7所示的曲线图可知,在第2校准标志P2~第7校准标志 P7为止的任一移动区间中,在移动工序的后半期,后退接触角θ1低于在 晶片5的表面5a上产生液滴残留的阈值。即,判明在第2校准标志P2~ 第7校准标志P7为止的任一移动区间中,在移动工序的后半期,液滴残 留在晶片5的表面5a上。
下面,关于相对于液浸液11(液浸区域12)和晶片5之间的相对移动 速度的残留液滴产生距离和后退接触角θ1的关系,参照图8说明本发明者 们的研究结果。图8是表示本实施方式中相对于液浸区域12和晶片之间5 的相对移动速度的残留液滴产生距离和液浸液11相对晶片5的后退接触角 θ1的关系的曲线图。具体地讲,在图8中,利用细的实线曲线表示液浸曝 光用保护膜和液浸区域12之间的相对速度与晶片5进入等速移动状态角度 稳定后的动态后退接触角θ1的关系,该液浸曝光用保护膜在设于晶片5 的表面5a上的ArF化学放大式抗蚀剂膜上设置。并且,在图8中,利用 粗的实线曲线表示液浸曝光用保护膜和液浸区域12之间的相对速度与到 产生残留液滴为止的移动距离的倒数的关系。
根据图8中利用粗的实线表示的曲线图可知,在液浸曝光用保护膜和 液浸区域12之间的相对速度为载物台6的最大移动速度(a)时,产生残 留液滴的距离,小于等于前述校准标志评价工序中液浸头4a的移动距离 (第二液浸移动距离)的最大值。另外,根据图8中利用粗的实线表示的 曲线图可知,在液浸曝光用保护膜和液浸区域12之间的相对速度为载物台 6的最大移动速度(a)时,在比前述第一液浸移动工序中液浸头4a的移 动距离短的距离中产生残留液滴。
鉴于这种结果,本发明者们推测在以液浸移动曝光工序中的液浸头4a 的移动速度(b)进行第二液浸移动工序时,也产生残留液滴。对于该推测, 根据本发明者们进行的验证实验,在将实际评价校准标志时的液浸头4a 的移动速度设定为液浸移动曝光工序的移动速度时,在例如P4~P5所示 的移动距离比较短的区间中没有液滴残留,但在如P2~P3所示的移动距 离比较长的区间中观测到液滴残留。
下面,关于将载物台6的移动速度设定为液浸移动曝光工序的速度时 的后退接触角θ1,参照图9说明本发明者们的研究结果。即,关于以与液 浸移动曝光工序相同的速度进行第二液浸移动工序时的后退接触角θ1的 变化,说明本发明者们的研究结果。图9是表示本实施方式中使载物台6 的移动速度小于最大速度时,具体地讲设为图8中的移动速度(b)时,液 浸液11相对晶片5的后退接触角θ1和晶片5相对液浸液11的相对移动距 离的关系的曲线图。并且,在该图9中,与前面参照的图7相同,利用曲 线表示第1~第8各个校准标志P1~P8之间的移动工序中,第2~第7各 个校准标志P2~P7之间的移动工序中的后退接触角θ1、和液浸区域12 相对晶片5的相对移动距离的关系。
根据该图9所示的曲线图可知,在第2校准标志P2~第7校准标志 P7为止的各个移动区间中移动距离较小(短)的区间中,后退接触角θ1 始终超过产生残留液滴的下限(阈值)。具体地讲,在第2校准标志P2~ 第7校准标志P7为止的各个移动区间中,在第4校准标志P4~第5校准 标志P5为止、和第5校准标志P5~第6校准标志P6为止的各个移动区间 中,后退接触角θ1始终超过产生残留液滴的阈值。
对此,还判明在第2校准标志P2~第7校准标志P7为止的各个移动 区间中移动距离较大(长)的区间中,在各个移动工序的末期,后退接触 角θ1低于产生残留液滴的阈值。具体地讲,在第2校准标志P2~第7校 准标志P7为止的各个移动区间中,在第2校准标志P2~第3校准标志P3 为止、第3校准标志P3~第4校准标志P4为止、和第6校准标志P6~第 7校准标志P7为止的各个移动区间中,在各个移动工序的末期,后退接触 角θ1低于产生残留液滴的阈值。并且,虽然省略了基于附图的具体说明, 但根据本发明者们进行的缺陷评价实验,在这些第2校准标志P2~第3校 准标志P3、第3校准标志P3~第4校准标志P4、和第6校准标志P6~第 7校准标志P7的各个移动区间中,确认到被认为是在各个曝光区域10上 残留了液滴的痕迹。
一般,动态后退接触角θ1的值在载物台6(晶片5)加速时,从未图 示的静态接触角的值急剧变化并减少。不仅如此,动态后退接触角θ1的值 在载物台6的加速移动结束并转入等速移动后,由于液浸液11自身的粘性 和液浸液11与晶片5的表面5a的摩擦等,依旧缓慢地持续变化。在前述 的液浸移动曝光工序中,如图3和图4A所示,载物台6的等速移动区间 比第二液浸移动工序短。因此,在动态后退接触角θ1缓慢变化的中途过程 中,载物台6转入后面的动作即减速移动。基于这种原因,在将载物台6 的移动速度设定为相同大小时,与移动距离比液浸移动曝光工序长的第二 液浸移动工序相比,在液浸移动曝光工序中,容易将动态后退接触角θ1 的大小保持为超过产生残留液滴的阈值的较高值。
根据该结果判明,在进行载物台6(晶片5)和液浸液11(液浸区域 12)之间的长距离的相对移动时,优选考虑动态后退接触角θ1因液浸液 11自身的粘性、液浸液11与晶片5的表面5a的摩擦等而持续缓慢变化, 确定载物台6的移动速度。具体地讲,在进行晶片5和液浸区域12之间的 长距离的相对移动时,优选把载物台6的移动速度设定为小于液浸移动曝 光工序中的载物台6的移动速度的值。由此,在移动距离比液浸移动曝光 工序还长的第二液浸移动工序中,也能够将动态后退接触角θ1的大小保持 为不低于液滴残留的接触角下限的大小。即,根据本实施方式,可以使以 往在不曝光时的液浸移动工序中几乎一定产生的液滴残留几乎消失。
例如,在校准标志评价工序中,对于图5所示的第1校准标志P1~第 8校准标志P8为止的各个移动区间中移动距离较长的区间中的载物台6的 移动速度,考虑到图8中利用粗的实线曲线表示的关系设定为移动速度 (c)。具体地讲,在校准标志评价工序中,把第1校准标志P1~第8校 准标志P8为止的各个移动区间中移动距离较短的、除第1校准标志P1~ 第2校准标志P2为止、第4校准标志P4~第5校准标志P5为止和第5 校准标志P5~第6校准标志P6为止这三个区间之外的、其他移动区间中 的载物台6的移动速度,设定为移动速度(c)。
本发明者们在这种设定状态下进行了实验,结果判明如图10所示,在 校准标志评价工序中,与液浸移动曝光工序相同,可以始终将第2校准标 志P2~第7校准标志P7为止的各个移动区间中的动态后退接触角θ1的值 保持为大于等于液滴残留下限的值。即,判明可以使长距离的液浸移动中 的残留液滴大致为0。图10是表示本实施方式中使载物台6的移动速度更 加小于最大移动速度时,液浸液11相对晶片5的后退接触角θ1和晶片5 相对液浸区域12的相对移动距离的关系的曲线图。即,在图10中,利用 曲线表示考虑载物台6和液浸区域12之间的相对移动距离,确定第二液浸 移动工序(校准标志评价工序)中的载物台6的移动速度时,动态后退接 触角θ1的值的变化状态。
这样,在第二液浸移动工序中,随着晶片5和液浸区域12之间的相对 移动距离变长,减小晶片5(载物台6)的移动速度,由此可以大幅降低成 为图形缺陷的原因的残留液滴。优选如图11所示,在进行液浸移动曝光工 序和第一及第二各个液浸移动工序之前,预先对晶片5的表面5a上的物质 获取残留液滴产生距离相对晶片5和液浸区域12之间的相对移动速度的关 系。于是,对于第二液浸移动工序中的各种移动距离(x1、x2、x3),分 别确定不会产生残留液滴的相对移动速度(v1、v2、v3<v0:第一液浸移动 速度)。然后,执行各个第二液浸移动工序的处理。由此,可以在几乎没 有残留液滴的良好的合适状态下,进行在晶片5的表面5a上设定的各个液 浸曝光区域10之间的液浸移动。
图11是表示本实施方式中的第二液浸移动的移动速度的确定方法的 曲线图。即,在图11中,利用曲线表示考虑了晶片5和液浸区域12之间 的相对移动距离的、第二液浸移动工序中的载物台6的移动速度确定方法。 另外,优选在第二液浸移动工序中将晶片5和液浸区域12之间的相对移动 速度保持为大于等于几乎不产生液滴残留的所期望的值时,在进行实际的 液浸曝光工序之前,预先通过实验、模拟等计算相对所期望速度的液滴产 生距离。并且,优选根据所计算的液滴产生距离,在液滴产生距离内沿规 定方向改变晶片5(载物台6)相对液浸头4a(液浸区域12)的移动方向。 根据这种方法,可以更加可靠地使残留液滴几乎消失。
这样,在本实施方式中,在晶片5的表面5a上设定的多个曝光区域 10上设置的抗蚀剂膜的表面、或在形成于该抗蚀剂膜上的疏水膜的表面和 曝光装置1的投影透镜系统4之间选择性地形成液膜11。并且,隔着该液 膜11进行图形曝光。此时,在对曝光装置1的投影透镜系统4和抗蚀剂膜 或疏水膜使它们之间隔着液膜11相对移动的液浸移动工序中,根据该移动 区间的距离,将放置有晶片5的载物台6的移动速度调节为在抗蚀剂膜或 疏水膜表面不残留液滴的速度。由此,可以在抗蚀剂膜或疏水膜表面进行 几乎不会残留液膜(液体11)的液浸曝光。结果,几乎可以防止抗蚀图形 的尺寸精度因残留液体而劣化、或者在抗蚀图形中产生缺陷。
具体地讲,如前面所述,把不进行曝光的液浸移动工序中的载物台6 (晶片5)的移动速度保持在使液浸部11的后退接触角θ1的大小等于液 滴残留的接触角的下限值。即,使第二液浸移动工序中的载物台6的移动 速度小于液浸移动曝光工序中的载物台6的移动速度、第一液浸移动工序 中的载物台6的移动速度等。由此,几乎可以防止抗蚀图形的尺寸精度劣 化、或者成为抗蚀图形中产生缺陷的原因的残留液滴产生于晶片5的表面 5a上。
并且,在晶片5(载物台6)和液浸区域12(投影透镜系统4)之间的 相对移动距离为容易产生残留液滴的长距离时,未必局限于校准标志评价 时的移动。例如,液浸区域12从设定在晶片5外侧的载物台6上的液浸头 4a的待机位置向设定在晶片5的表面5a上的第一个曝光区域10的移动、 液浸区域12从晶片5的表面5a上的最后曝光区域10向液浸头4a的待机 位置的移动、或者液浸区域12从晶片5的表面5a上的规定曝光区域10 向下一个曝光区域10的移动,在这些移动是距离长于液浸移动曝光工序的 移动等时,液浸区域12相对于晶片5的相对移动成为容易产生残留液滴的 长距离移动。
在这些情况下,当然可以适用前面叙述的防止产生残留液滴的载物台 6的移动速度的调节技术。并且,载物台6的移动速度不需要在整个液浸 移动工序中都是在最长移动距离中不会产生残留液滴的速度。对于短于最 长移动距离的移动区间,当然可以将载物台6的移动速度设定得比在最长 移动距离中不会产生残留液滴的速度快。由此,可以实现几乎不会产生残 留液滴、而且生产效率较高的液浸曝光工艺。进而,能够实现容易以较高 的成品率且高效率地制造提高了性能、质量和可靠性等的半导体器件的半 导体器件的制造工序。
另外,在本实施方式中,说明了在抗蚀剂膜上形成相对碱性显影液具 有溶解性的疏水性膜的情况,但晶片5上的膜结构不限于此。本实施方式 涉及的技术当然也可以适用于在抗蚀剂膜上形成相对溶剂具有溶解性的疏 水性膜的情况、和在抗蚀剂膜上不设置其他膜的情况。在这些情况下,只 要将距离长于相邻的各个液浸移动曝光区域10之间的移动中的液浸区域 12(载物台6)的移动速度,设定得低于相邻的各个液浸移动曝光区域10 之间的液浸区域12的移动速度即可。由此,在抗蚀剂膜上不设置其他膜时, 也能够大幅降低晶片5上产生残留液滴的可能性。
如以上说明的那样,根据该第1实施方式,可以提供一种液浸曝光方 法,在将要实施曝光处理的被曝光基板5和曝光装置1的投影光学系统4 之间的区域中局部地(选择性地)隔着液体11进行曝光处理时,可以实现 曝光工序的生产效率的提高,并且被曝光基板5上几乎不会残留液浸液11。
(第2实施方式)
下面,参照图12说明本发明的第2实施方式。图12是按照每种移动 方式分类表示本实施方式中液浸头相对晶片的相对移动轨迹的俯视图。另 外,对与前述第1实施方式相同的部分赋予相同符号,并省略其具体说明。
在本实施方式中,说明利用与第1实施方式不同的方法抑制残留液滴 的产生的技术。具体地讲,在第二液浸移动工序中,考虑液浸区域12(载 物台6)的移动速度来计算同一方向的最长移动距离,使液浸区域12(载 物台6)在该最长移动距离以内进行之字形移动。由此,抑制残留液滴的 产生。下面进行具体说明。
为了将第二液浸移动工序中的液浸区域12的移动速度保持为大于等 于前面叙述的不会产生残留液滴的值,例如,在一个残留液滴产生距离之 间,将液浸区域12的移动方向至少变更一次即可。此时,液浸区域12的 移动方向优选使用下述三种方法中的至少一种方法进行。一种是相对以前 的移动方向,在90°~270°范围内变更液浸区域12的移动方向方法。另一 种是将液浸区域12的移动方向变更为之字状、例如液浸区域12的移动轨 迹相连续的折线形状(之字状)的方法。再一种是缓慢变更液浸区域12 的移动方向的蛇行方法。
图12表示使液浸区域12以与第一液浸移动工序中的液浸区域12的移 动速度相同的速度移动,并且在一个移动区间中使液浸区域12的移动方向 至少变更一次来进行第二液浸移动工序时的液浸区域12的移动轨迹。具体 地讲,在本实施方式中,使液浸区域12以与第一液浸移动工序中的液浸区 域12的移动速度相同的速度移动,在液浸区域12大概仅移动了第一液浸 移动距离的阶段,使液浸区域12相对于晶片5的相对移动方向相比以前的 移动方向瞬时或缓慢变化±90°,由此进行第二液浸移动工序。根据本发明 者们进行的之字形移动和蛇行移动实验,在这种设定下也能够获得几乎不 产生残留液滴的良好结果。
另外,采用图11所示关系的第二液浸移动工序中的液浸区域12(载 物台6)的移动速度的确定方法,当然同样可以用来确定第一液浸移动工 序中的液浸区域12的移动速度。
如以上说明的那样,根据该第2实施方式,可以获得与前述第1实施 方式相同的效果。并且,在液浸部12的动态后退接触角θ1达到液滴残留 的接触角下限值之前,变更第二液浸移动工序中的液浸区域12的移动方 向。由此,可以大幅降低晶片5的表面5a上产生残留液滴的可能性。进而, 可以大幅降低抗蚀图形的尺寸精度劣化、或者抗蚀图形中产生缺陷的可能 性。另外,通过采用适用本实施方式的技术形成了抗蚀图形的晶片5,可 以提高半导体器件的性能、质量和可靠性等。同时,能够容易以更高的成 品率更加高效地制造这种半导体器件。
(第3实施方式)
下面,参照图13说明本发明涉及的第3实施方式。图13是按照每种 移动方式分类表示本实施方式中液浸头相对晶片的相对移动轨迹的俯视 图。另外,对与前述第1和第2各个实施方式相同的部分赋予相同符号, 并省略其具体说明。
在本实施方式中,说明在液浸区域12不仅在各个曝光区域10上通过, 而且液浸区域12也通过没有设定曝光区域10的晶片5的周缘部(外缘部、 边缘部)5b的情况下,也能够抑制残留液滴的产生的技术。具体地讲,在 液浸区域12通过晶片5的边缘部5b时,使液浸区域12相对于晶片5的相 对移动速度减速。下面进行具体说明。
首先,在步骤101(ST101)~步骤107(ST107)为止,执行与第1 实施方式相同的步骤。但是,步骤108(ST108)的一部分执行与第1实施 方式不同的方法。以下,说明本实施方式涉及的曝光工序(ST108)。
图13与在第1实施方式中参照的图3相同,仅表示晶片5的表面5a 中包括中心部C及外周的约1/4部分的扇形状的区域。并且,图13表示在 晶片5的表面5a上设定的各个曝光区域10、及液浸区域12的中心相对于 晶片5的相对移动轨迹。另外,图13表示本实施方式中液浸区域12在晶 片5的表面5a上的移动轨迹中、进行液浸区域12的移动速度限制的轨迹 的一例。
根据本发明者们进行的实验判明,在对晶片5的表面5a上的各个曝光 区域10中至少最外侧的各个曝光区域10进行液浸曝光时,液浸区域12 通过没有设定曝光区域10的晶片5的周缘部(外缘部、边缘部)5b。更加 具体地讲,判明在液浸区域12的中心部位于图13中双点划线外侧的区域 时,至少液浸区域12的一部分位于晶片5的边缘部5b上。
以往,在液浸区域12通过没有设定曝光区域10的晶片5的边缘部5b 时,产生起因于边缘形状的液体乱流,容易产生残留液滴。为了避免这种 以往的问题,在本实施方式中,使液浸区域12的中心部在图13中双点划 线外侧的区域移动时的液浸区域12相对于晶片5的相对移动速度,比液浸 区域12的中心部在图13中双点划线内侧的区域移动时的液浸区域12相对 于晶片5的相对移动速度慢。即,使至少液浸区域12的一部分位于晶片5 的边缘部5b时的液浸区域12相对于晶片5的相对移动速度,比液浸区域 12不在晶片5的边缘部5b时的液浸区域12相对于晶片5的相对移动速度 小。
根据本发明者们进行的实验判明,通过根据前述设定控制液浸区域12 相对于晶片5的相对移动速度,与有无曝光区域10无关,在晶片5的表面 5a上的所有区域几乎不产生残留液滴。并且,在晶片5的表面5a中的各 个曝光区域10上,能够在液浸液11(液浸区域12)中不会进入气泡的良 好且合适状态下进行液浸曝光。
对此,在将液浸区域12位于晶片5的边缘部5b时的液浸区域12相对 于晶片5的相对移动速度,设定为与液浸区域12不在晶片5的边缘部5b 时的液浸区域12相对于晶片5的相对移动速度相同的速度时,液膜11产 生乱流,液滴残留在晶片5的表面5a上。并且,判明以该残留液滴为原因, 产生在晶片5的表面5a上形成有水痕迹(water-mark)等表面粗糙情况。 另外,判明由于产生残留液滴,使得气泡进入液膜11中,在转印图形时产 生图形的像质量劣化等问题。进而,判明多发抗蚀图形的尺寸精度劣化、 或者抗蚀图形中产生缺陷等问题。
即,判明根据以往的液浸曝光技术,半导体器件的性能、质量或可靠 性等明显降低。并且,判明半导体器件的制造成品率和生产效率明显降低。
另外,图13中利用双重实线箭头表示的液浸区域12的移动轨迹,表 示在第1实施方式中说明的液浸移动曝光工序中需要进行本实施方式的速 度控制的区间。同样,图13中利用双重虚线箭头表示的液浸区域12的移 动轨迹,表示第一液浸移动工序中需要进行本实施方式的速度控制的区间。 同样,图13中利用双重单点划线箭头表示的液浸区域12的移动轨迹,表 示第二液浸移动工序中需要进行本实施方式的速度控制的区间。
在按照以上说明的设定进行了步骤108(ST108)后,转入步骤109A (ST109A)或步骤109B(ST109B)。以后的步骤109A(109B)~步骤 112(ST112)为止与第1实施方式相同。
虽然省略了基于图示的具体说明,但与第1实施方式相同,本发明者 们对经过前述各个步骤制造的晶片5实施了形成布线图形等加工。根据该 结果,与第1实施方式相同,未发现图形短路等伴随液浸移动工序形成的 缺陷。并且,由于残留液滴未渗入抗蚀剂膜,所以与使用以往的液浸曝光 时相比,可以获得尺寸精度良好的布线图形。即,根据本实施方式判明, 与第1实施方式相同,相比现有技术涉及的半导体器件,可以获得器件的 可靠性、质量和性能等较高的半导体器件。同时判明能够容易以较高的成 品率且高效地制造这种半导体器件。即,如前面所述,为了进行液浸曝光, 在晶片5的表面5a上选择性地设置的液膜11的一部分通过晶片5的边缘 部5b时,通过使晶片5(载物台6)的移动速度减速,可以实现低缺陷的 液浸曝光工艺(半导体制造工艺)。
如以上说明的那样,根据该第3实施方式,通过将液浸区域12位于晶 片5的边缘部5b上时的晶片5相对于投影透镜系统4的移动速度,设定得 比液浸区域12位于晶片5的边缘部5b之外时的晶片5相对于投影透镜系 统4的移动速度慢,可以获得与前述第1和第2各个实施方式相同的效果。
另外,本发明涉及的液浸曝光方法不受前述第1~第3各个实施方式 制约。可以在不脱离本发明宗旨的范围内,对它们的结构或制造步骤等中 的一部分进行各种变更设定,或者可以适宜地适当组合使用各种设定来实 施。
例如,在第1~第3各个实施方式中,说明了在晶片(被曝光基板)5 的一方主面即晶片5的表面5a上设置抗蚀剂膜的情况,但未必一定在晶片 5的表面5a上设置抗蚀剂膜。也可以直接对晶片5的表面5a实施前述的 液浸曝光处理。在这种方法中,当然可以获得与第1~第3各个实施方式 相同的效果。
并且,在第1~第3各个实施方式中,说明了在晶片5的表面5a上设 置抗蚀剂膜、并且设置覆盖该抗蚀剂膜的疏水性液浸曝光保护膜的情况, 但未必一定在晶片5的表面5a上设置抗蚀剂膜。即,在抗蚀剂膜采用疏水 性(憎水性)较强的抗蚀剂膜时,不需要在抗蚀剂膜上设置疏水性液浸曝 光保护膜。该情况时,也可以直接对抗蚀剂膜的表面实施前述的液浸曝光 处理。在这种方法中,当然可以获得与第1~第3各个实施方式相同的效 果。
对本领域的技术人员来讲,很容易想到对本发明进行改进和修改。因 此,本发明的保护范围并不限于权利要求书和说明书所记载的范围。不脱 离本发明的主旨的情况下进行的种种改进都在本发明的保护范围之内。
对相关申请的交叉引用
本发明以在2006年1月20日提出申请的第2006-012653号日本专利 申请为基础并对其主张优先权,并且该原专利申请的全部内容通过引用被 包含于此。
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