特許 7304503 ＥＵＶリソグラフィ方法、およびＥＵＶリソグラフィ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-28

(45)【発行日】2023-07-06

(54)【発明の名称】ＥＵＶリソグラフィ方法、およびＥＵＶリソグラフィ装置

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20230629BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20230629BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 503

G03F7/20 502

H01L21/30 565

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023078841

(22)【出願日】2023-05-11

【審査請求日】2023-05-12

(31)【優先権主張番号】202210807148.0

(32)【優先日】2022-07-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523175476

【氏名又は名称】上海伝芯半導体有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＣＨＵＡＮＸＩＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】５Ｆ Ｓｏｕｔｈ， Ｂｌｄｇ １， Ｌａｎｅ ２６９９ Ｊｉａｎｇｓｈａｎ Ｒｄ， Ｌｉｎｇａｎｇ Ｓｐｅｃｉａｌ Ａｒｅａ， Ｃｈｉｎａ （Ｓｈａｎｇｈａｉ） Ｐｉｌｏｔ Ｆｒｅｅ Ｔｒａｄｅ Ｚｏｎｅ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100142804

【弁理士】

【氏名又は名称】大上 寛

(72)【発明者】

【氏名】季明華

(72)【発明者】

【氏名】董于虎

(72)【発明者】

【氏名】黄早紅

【審査官】三好 貴大

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２５０５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３８３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０２２５０４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／２０ －７／２４

９／００ －９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＥＵＶフォトレジスト層が形成されているウェハを提供するステップ；
前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層が親水性表層になるように、ＤＵＶ光源を用いて、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光するステップ；
前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水蒸気を供給し、且つ供給された前記水蒸気の少なくとも一部が前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層上で凝縮されて一層の水膜を形成するステップ；
ＥＵＶ光源を用いて、ＥＵＶマスク上のパターンを前記水膜を透過して前記親水性表層の下方のＥＵＶフォトレジスト層に露光するステップ；
を含む、ことを特徴とするＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項2】

前記親水性表層の厚さが２ｎｍ未満である、ことを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項3】

ＤＵＶ露光の波長が１９３ｎｍ～２４８ｎｍであり、露光量が１ｍＪ／ｃｍ^２未満である、ことを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項4】

前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層を少なくとも１回ＤＵＶ露光をし、且つ毎回ＤＵＶ露光する時間が５秒～１０秒である、ことを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項5】

毎回前記ＤＵＶ露光が終わった後、または全ての回数のＤＵＶ露光が完成し終わった後に、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層をプラズマ処理して、前記親水性表層の親水性を増強する、ことを特徴とする請求項４に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項6】

前記プラズマ処理に用いられるプラズマは、Ｎ、Ｏ、Ｈの少なくとも一つを含む、ことを特徴とする請求項５に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項7】

前記プラズマ処理の工程条件が、１０ｍＴｏｒｒ～１００ｍＴｏｒｒの工程圧力を含む、ことを特徴とする請求項５に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項8】

脱イオン水が混合されている所望の湿度の担体気体流で、前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水蒸気を提供する、ことを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項9】

前記担体気体流が、窒素および／または不活性気体を含む、ことを特徴とする請求項８に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項10】

前記所望の湿度が少なくとも６０％である、ことを特徴とする請求項８に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項11】

前記水膜の厚さが、少なくともλ／２ｎナノメートルであり、ここで、λは、ＥＵＶ光源の波長であり、ｎは水の屈折率である、ことを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶリソグラフィ方法。

【請求項12】

ＤＵＶ光源を備えるＤＵＶ露光システム、ＥＵＶ光源を備えるＥＵＶ露光システム、および前記ＥＵＶ露光システムの外周に配置された気体供給システムを含み、
前記ＤＵＶ露光システムは、ＥＵＶフォトレジスト層の表層が親水性表層になるように、前記ＤＵＶ光源を用いて対応するウェハ上の前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光するために用いられ；
前記気体供給システムは、前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水蒸気を供給し、且つ供給された前記水蒸気の少なくとも一部が前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層で凝縮されて一層の水膜を形成するようにするために用いられ；
前記ＥＵＶ露光システムは、前記ＥＵＶ光源を用いてＥＵＶマスク上のパターンが前記水膜を透過して前記親水性表層の下方のＥＵＶフォトレジスト層上に露光されるようにするために用いられる、ことを特徴とするＥＵＶリソグラフィ装置。

【請求項13】

前記気体供給システムは、脱イオン水が混合されている所望の湿度の担体気体流を利用して、前記ウェハ上のＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水蒸気を供給し、且つ、前記気体供給システムは、ＤＵＶ露光中およびＥＵＶ露光中に全部閉じられている、ことを特徴とする請求項１２に記載のＥＵＶリソグラフィ装置。

【請求項14】

前記気体供給システムで供給される担体気体流が、窒素および／または不活性気体を含む、ことを特徴とする請求項１３に記載のＥＵＶリソグラフィ装置。

【請求項15】

前記所望の湿度が少なくとも６０％である、ことを特徴とする請求項１３に記載のＥＵＶリソグラフィ装置。

【請求項16】

前記ＤＵＶ露光システムの外周または前記ＥＵＶ露光システムの外周に配置されたプラズマ処理システムをさらに含み、前記プラズマ処理システムは、前記ＤＵＶ光源を用いて前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層にＤＵＶ露光を行った後、且つ、前記気体供給システムが水蒸気を供給する前に、前記親水性表層をプラズマ処理して、前記親水性表層の親水性を増強させる、ことを特徴とする請求項１２～１５のいずれか一項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置。

【請求項17】

前記プラズマ処理システムで供給されるプラズマは、Ｎ、Ｏ、Ｈの少なくとも一つを含む、ことを特徴とする請求項１６に記載のＥＵＶリソグラフィ装置。

【請求項18】

前記ＤＵＶ露光システムはＤＵＶウェハステージを有し、前記ＥＵＶ露光システムはＥＵＶウェハステージを有し、前記ＥＵＶリソグラフィ装置はデュアルウェハステージリソグラフィ機械であり、前記ＤＵＶウェハステージと前記ＥＵＶウェハステージの中の一つのウェハステージが露光操作を行う間に、もう一つのウェハステージはローディング、アライメントまたはアンローディングを含む非露光操作を行う、ことを特徴とする請求項１２～１５のいずれか一項に記載のＥＵＶリソグラフィ装置。

【請求項19】

前記ＤＵＶ露光システムはＤＵＶウェハステージを有し、前記ＥＵＶ露光システムはＥＵＶウェハステージを有し、前記ＥＵＶリソグラフィ装置はデュアルウェハステージリソグラフィ機械であり、前記ＤＵＶウェハステージと前記ＥＵＶウェハステージの中の一つのウェハステージが露光操作を行う間に、もう一つのウェハステージはローディング、アライメントまたはアンローディングを含む非露光操作を行う、ことを特徴とする請求項１７に記載のＥＵＶリソグラフィ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集積回路製造技術分野に関し、特に、ＥＵＶリソグラフィ方法、およびＥＵＶリソグラフィ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

リソグラフィ装置は、フォトマスク（ｐｈｏｔｏ ｍａｓｋ）上の回路パターンを拡大または縮小した倍率で集積回路（ＩＣ）を製造するためのウェハ上に投影することができる。また、ウェハ上の回路パターンの特徴寸法とリソグラフィ装置のパラメータとの間には、ＣＤ＝ｋ１＊λ／ＮＡの関係がある（いわゆるレイリー基準）。関係式において、λは、リソグラフィ装置に用いられる露光光源の波長、ＮＡは、リソグラフィ装置における投影モジュールの開口数、ｋ１は、露光プロセスに関する調整係数であって、レイリー定数１とも呼ばれ、ＣＤは、ウェハ上の回路パターンの特徴寸法（または限界寸法）である。

【0003】

集積回路製造技術の急速な発展に伴い、集積回路の特徴寸法ＣＤが持続的に縮小されるにつれて、集積度が徐々に向上され、リソグラフィ装置に用いられる露光光源の波長λも徐々に低下している。現在用いられている主なリソグラフィ技術は、露光光源として、１９３ｎｍ～２４８ｎｍの波長を有する深紫外レーザ（ｄｅｅｐ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（深紫外リソグラフィ）、略称：ＤＵＶ）を採用している。ＤＵＶリソグラフィ装置によって実施される露光工程（二重露光、および多重露光など）も、ＤＵＶ波長で実現できるリソグラフィの限界にますます近づいているが、集積回路の特徴寸法ＣＤのさらなる微細化のニーズに応えることは困難である。そこで、極端紫外線（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（極端紫外線リソグラフィ）、略称：ＥＵＶ）波長を用いた極端紫外線リソグラフィ装置（ＥＵＶＬ）が登場し、より大きな競争優位性が具現され、次世代リソグラフィ技術の最初の選択肢となっている。

【0004】

ここで、ＥＵＶリソグラフィ方法、およびＥＵＶリソグラフィ装置のグラフィック解像度を向上し、従来よりも精密な構造を製造することは、当業者が関心を持っているイシューの１つである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】中国特許出願公開第１０２８６６５８０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、ＥＵＶリソグラフィ技術のグラフィック解像度を向上させ、従来よりも精密な構造を製造することができるＥＵＶリソグラフィ方法、およびＥＵＶリソグラフィ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本発明は、
ＥＵＶフォトレジスト層が形成されているウェハを提供するステップ；
前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層が親水性表層になるように、ＤＵＶ光源を用いて、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光するステップ；
前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水蒸気を供給し、且つ供給された前記水蒸気の少なくとも一部が前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層上で凝縮されて一層の水膜を形成するステップ；
ＥＵＶ光源を用いて、ＥＵＶマスク上のパターンを前記水膜を透過して前記親水性表層の下方のＥＵＶフォトレジスト層に露光するステップ；
を含む、ＥＵＶリソグラフィ方法を提供する。

【0008】

選択的に、前記親水性表層の厚さが２ｎｍ未満である。

【0009】

選択的に、ＤＵＶ露光の波長が１９３ｎｍ～２４８ｎｍであり、露光量が１ｍＪ／ｃｍ^２未満である。

【0010】

選択的に、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層を少なくとも１回ＤＵＶ露光をし、且つ毎回ＤＵＶ露光する時間は５秒～１０秒である。

【0011】

選択的に、毎回前記ＤＵＶ露光が終わった後、または全ての回数のＤＵＶ露光が完成し終わった後に、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層をプラズマ処理して、前記親水性表面の親水性を増強する。

【0012】

選択的に、前記プラズマ処理に用いられるプラズマは、Ｎ、Ｏ、Ｈの少なくとも一つを含む。

【0013】

選択的に、前記プラズマ処理の工程条件は、１０ｍＴｏｒｒ～１００ｍＴｏｒｒの工程圧力を含む。

【0014】

選択的に、脱イオン水が混合されている所望の湿度の担体気体流で、前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表面に水蒸気を提供する。

【0015】

選択的に、前記担体気体流は、窒素および／または不活性気体を含む。

【0016】

選択的に、前記所望の湿度は少なくとも６０％である。

【0017】

選択的に、前記水膜の厚さは、少なくともλ／２ｎナノメートルであり、ここで、λは、ＥＵＶ光源の波長であり、ｎは水の屈折率である。

【0018】

同じ発明概念に基づいて、本発明は、ＤＵＶ光源を備えるＤＵＶ露光システム、ＥＵＶ光源を備えるＥＵＶ露光システム、および前記ＥＵＶ露光システムの外周に配置された気体供給システムを含み、前記ＤＵＶ露光システムは、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層が親水性表層になるように、前記ＤＵＶ光源を用いて対応するウェハ上のＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光するために用いられ、
前記気体供給システムは、前記ＥＵＶレジスト層の親水性表層に水蒸気を供給し、且つ供給された前記水蒸気の少なくとも一部が前記フォトレジスト層の親水性表層で凝縮されて一層の水膜を形成するようにするために用いられ、
前記ＥＵＶ露光システムは、前記ＥＵＶ光源を用いてＥＵＶマスク上のパターンが前記水膜を透過して前記親水性表層の下方のＥＵＶフォトレジスト層上に露光されるようにするために用いられる、ＥＵＶリソグラフィ装置をさらに提供する。

【0019】

選択的に、前記気体供給システムは、脱イオン水が混合されている所望の湿度の担体気体流を利用して、前記ウェハステージに配置されたウェハ上のＥＵＶフォトレジスト層の親水性層に水蒸気を供給し、且つ、前記気体供給システムは、ＤＵＶ露光中およびＥＵＶ露光中に全部閉じられている。

【0020】

選択的に、前記気体供給システムで供給される担体気体流は、窒素および／または不活性気体を含む。

【0021】

選択的に、前記所望の湿度は少なくとも６０％である。

【0022】

選択的に、前記ＥＵＶリソグラフィ装置は、前記ＤＵＶ露光システムの外周または前記ＥＵＶ露光システムの外周に配置されたプラズマ処理システムをさらに含み、前記プラズマ処理システムは、前記ＤＵＶ光源を用いて前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層にＤＵＶ露光を行った後、且つ、前記気体供給システムが水蒸気を供給する前に、前記親水性表層をプラズマ処理して、前記親水性表層の親水性を増強させる。

【0023】

選択的に、前記プラズマ処理システムで供給されるプラズマは、Ｎ、Ｏ、Ｈの少なくとも一つを含む。

【0024】

選択的に、前記ＤＵＶ露光システムはＤＵＶウェハステージを有し、前記ＥＵＶ露光システムはＥＵＶウェハステージを有し、前記ＥＵＶリソグラフィ装置はデュアルウェハステージリソグラフィ機械であり、前記ＤＵＶウェハステージと前記ＥＵＶウェハステージの中の一つのウェハステージが露光操作を行う間に、もう一つのウェハステージはローディング、アライメントまたはアンローディングを含む非露光操作を行う。

【0025】

従来技術に比べて、本発明の技術的手段は、少なくとも以下の有益な効果を奏する：
ウェハ上に塗布されたＥＵＶフォトレジスト層にＥＵＶリソグラフィを行う前に、ＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光して、ＥＵＶフォトレジスト層の表層が親水性表層になり、また、ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水を凝縮して一層の薄厚の水膜を形成するようにすることにより、ＥＵＶフォトレジスト層にＥＵＶ露光を行う過程で、水の屈折率が空気の屈折率よりも大きい性質を利用して、有効波長が短くなるという効果を奏することができ、ＥＵＶ露光後のグラフィック解像度とコントラストがさらに向上され、従来よりも精密な構造に製造されるようにする。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】従来のＥＵＶリソグラフィ装置の構造を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ方法のフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ方法のフローチャートにおけるデバイス構造の断面図である。

【図4】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ方法のフローチャートにおけるデバイス構造の断面図である。

【図5】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ方法のフローチャートにおけるデバイス構造の断面図である。

【図6】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ方法のフローチャートにおけるデバイス構造の断面図である。

【図7】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ方法のフローチャートにおけるデバイス構造の断面図である。

【図8】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ方法で用いられるＥＵＶマスクの断面構造を示す図である。

【図9】本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ装置の構造を示す図である。

【図10】本発明の他の実施形態によるＥＵＶリソグラフィ装置の構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下の説明では、本発明をより完全に理解するために、多数の特定の詳細について説明する。しかしながら、これらの特定の詳細の１つまたは複数がなくても本発明を実施することができることは、当業者にとって自明である。他の例において、本発明を不明瞭にすることを回避するために、本分野において公知の特徴は説明しない。なお、本発明は、様々な形態で実施されることができ、ここで開示される実施例に限定されるように解釈されてはならないことに理解されるべきである。それどころか、これらの例は、これら実施例を十分且つ完全に開示するために提供され、当業者に本発明の範囲を十分に受け止めてもらうために提供される。図面においては、明瞭さの目的で、層および領域の大きさおよび相対的大きさが誇張されていることがあり、図面において、同じ参照符号は同じ要素を示す。

【0028】

理解すべきことは、要素または層が他の要素または層「．．．の上にある」と記載される場合、それは、直接他の要素または層の上にあり、それに隣接し、接続されまたは結合されてもよく、またはそれらは、中間の要素または層が存在してもよい。逆に、要素が他の要素または層に「直接．．．の上にある」と記載される場合、中間の要素または層が存在しない。理解すべきことは、第一、第二、第三という用語を用いて各種の要素、部品、領域、層、部分および／または工程を記述することができるが、これらの要素、部品、領域、層、部分および／または工程は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、一つの要素、部品、領域、層、部分および／または工程を別の要素、部品、領域、層、部分および/または工程と区別する目的のみに用いられる。したがって、本発明の教示を逸脱することなく、以下に討論される第一の要素、部品、領域、層、部分および／または工程は、第二の要素、部品、領域、層、部分および／または工程と表してもよい。

【0029】

空間的関係用語、例えば「・・・の下にある」、「・・・の下方にある」、「下の」、「・・・の下部にある」、「・・・の上にある」、「上の」、「頂部に」、「底面に」、「正面」、「背面」などは、本明細書では、記述を容易にするために使用されてもよく、それによって、図に示された一つの要素または特徴と他の要素または特徴との関係を記述する。理解すべきことは、図に示される配向のほか、空間的関係用語は、使用および操作中のデバイスの異なる配向をさらに含むことを意図する。例えば、添付図面における要素が反転する場合、「他の要素の下にある」または「その下にある」または「その下方にある」または「底面で」または「その背面で」と記述される要素または特徴は、他の要素または特徴の「上」または「頂」または「正」にあると配向される。したがって、「・・・の下にある」、「・・・の下方にある」および「背面にある」という例示的な用語は、上と下の両方の配向を含んでもよい。デバイスは、追加的に配向（９０度回転または他の配向）されてもよく、且つ本明細書で使用される空間的記述用語は、それに応じて解釈される。

【0030】

本明細書で使用される用語の目的は、具体的な実施例を記述するだけであり、且つ本発明を限定するものではない。ここで使用される場合、単数形の「一」、「一つ」および「前記／該」は、文脈が他の方式を明示的に示していない限り、複数形を含むことも意図する。さらに理解すべきことは、用語「構成する」および／または「含む」は、該明細書で使用されるときには、前記特徴、整数、ステップ、操作、要素および／または部品の存在を決定するが、一つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、部品および／または組の存在または追加を排除するものではない。また、「および／または」という用語は、関連列挙項目のいずれかおよび全ての組み合わせを含む。

【0031】

背景技術に記載されたように、ＥＵＶリソグラフィ装置、およびＥＵＶリソグラフィ方法のグラフィック解像度を向上し、従来よりも精密な構造を製造することは、当業者が関心を持っているイシューの１つである。

【0032】

現在のＥＵＶリソグラフィ装置は、ドライリソグラフィ装置であり、その典型的な構造は、図１に示されるように、ＥＵＶ光源１１０、ＥＵＶ照明モジュール１１１、ＥＵＶマスク２０を載置するためのＥＵＶマスクテーブル１１２、ＥＵＶ投影モジュール１１３、およびウェハ３０を載置するためのＥＵＶウェハステージ１１４を含む。

【0033】

従来技術において、ＥＵＶリソグラフィ装置およびＥＵＶリソグラフィ方法のグラフィック解像度を向上し、従来よりも精密な構造に製造して、集積回路の特徴寸法ＣＤのさらなる縮小ニーズ（例えば、５ｎｍ以下）を満たすためには、通常、ＥＵＶリソグラフィ装置のアップグレード、すなわち、ＥＵＶリソグラフィ装置のＥＵＶ光源、ＥＵＶ照明モジュール１１１、ＥＵＶ投影モジュール１１３などの構造を改善することによって実現される。例えば、以前よりも高い像側開口数ＮＡを有する投影モジュールを開発することにより、ＥＵＶリソグラフィ装置の解像能力をさらに向上させる。明らかではあるが、この方法はコストが高くかかる。

【0034】

したがって、本発明は、ＥＵＶフォトレジスト層にＥＵＶ露光を行う前に、まず、ＥＵＶフォトレジスト層の表層にＤＵＶ露光を行って、親水性表層を形成し、また、この親水性表層の表面に水蒸気を提供して薄厚の水膜を形成し、さらに、ＥＵＶ露光中にＥＵＶ露光ビームがこの水膜の有効波長を短くする性質を利用して、ＥＵＶリソグラフィのグラフィック解像度とコントラストがさらに向上されるようにし、それにより、より簡単な手段、且つ低コストで、ＥＵＶリソグラフィ技術のグラフィック解像度を向上させる効果を達成し、従来よりも精密な構造を製造することができるＥＵＶリソグラフィ方法およびＥＵＶリソグラフィ装置を提供する。

【0035】

以下、図２～図１０および具体的な実施形態を結合して、本発明のＥＵＶリソグラフィ方法をおよびＥＵＶリソグラフィ装置について詳しく説明する。

【0036】

図２を参照すると、本発明の一実施形態は、具体的には、
Ｓ１：ＥＵＶフォトレジスト層が形成されているウェハを提供するステップ；
Ｓ２：ＤＵＶ光源を用いて、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光して、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層が親水性表層になるようにするステップ；
Ｓ３：前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水蒸気を供給し、且つ供給された前記水蒸気の少なくとも一部が前記ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層で凝縮して水膜を形成するステップ；
Ｓ４：ＥＵＶ光源を用いて、ＥＵＶマスク上のパターンを前記水膜を透過して前記親水性表層の下方のＥＵＶフォトレジスト層に露光するステップ；
を含むＥＵＶリソグラフィ方法を提供する。

【0037】

図３を参照すると、ステップＳ１において、提供されるウェハ３０は、任意の適切なウェハであってもよく、ベアウェハであってもよく、フィルム層、パターン、回路または素子が形成されているウェハであってもよい。ＥＵＶフォトレジスト層３１は、フォトレジストをスピンコートする方法によってウェハ３０の上面全体に被覆される。ここで、ＥＵＶフォトレジスト層３１の材料は、例えば、ポジ型フォトレジストまたは化学増幅型フォトレジスト（ＣＡＲ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｒｅｓｉｓｔ）であり、ＥＵＶフォトレジスト層３１の材料の組成は、フォトレジストの互いに異なる材料の接着剤として、フォトレジストに機械的および化学的性質(接着性、膜厚、熱安定性など)を与える樹脂（ｒｅｓｉｎ／ｐｏｌｙｍｅｒ）；光エネルギーに光化学反応を引き起こす感光剤；フォトレジストの液体状態を保持して、良好な流動性を有するようにする溶媒（Ｓｏｌｖｅｎｔ）；および染料を添加するなどして、フォトレジストで反射が発生するように改善する、フォトレジストのいくつかの性質を変更するための添加剤（Ａｄｄｉｔｉｖｅ）を含む。

【0038】

一例として、ＥＵＶフォトレジスト層３１はポジ型フォトレジストであり、その樹脂はノボラック型フェノール樹脂のフェノールホルムアルデヒドであり、フォトレジストの接着性、化学増幅レジストを提供する。溶解抑制剤が存在しない場合、ノボラック型フェノール樹脂は現像液に溶解される。その感光剤は、光活性化合物（ＰＡＣ、Ｐｈｏｔｏ Ａｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）であり、最も一般的な感光剤は、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）である。露光前に、ＤＮＱは強力な溶解抑制剤として樹脂の溶解速度を低下させるが、ＵＶ露光後には、ＤＮＱはフォトレジストで化学的に分解されて、溶解促進剤となって、現像液での溶解係数を１００以上に大きく向上させる。このような露光反応は、ＤＮＱでカルボン酸が生成されるようにし、これは現像液での溶解度が非常に高い。ポジ型フォトレジストは優れたコントラストを有するので、生成されたグラフィックスは優れた解像度を有する。

【0039】

他の例として、ＥＵＶフォトレジスト層３１は化学増幅型フォトレジストＣＡＲであり、その樹脂は化学基保護（ｔ－ＢＯＣ）を有するポリエチレン（ＰＨＳ）で、水に溶解しない（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ）。その感光剤は光酸発生剤（ＰＡＧ、Ｐｈｏｔｏ Ａｃｉｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）であり、フォトレジストが露光されると、露光領域でのＰＡＧに光化学反応が発生して一種の酸を生成し、この酸は露光後にベーク（ＰＥＢ、Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｉｎｇ）される時に、化学触媒として樹脂上の保護基を除去する。それにより、露光領域のフォトレジストを水不溶性から水（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ）を主成分とする現像液に高度に溶解される状態に変化させ、化学的にフォトレジスト露光速度を増幅して非常に早くし、それは、ＤＮＱノボラック型フェノール樹脂フォトレジストの場合の約１０倍とし、且つ波長の短い光源に対して優れた光感度を有して、急峻な側壁を提供することができ、高いコントラスト、例えば、０．２５μｍおよびその以下の高解像度を有することができる。

【0040】

ステップＳ２において、図３および図４を参照すると、ＥＵＶフォトレジスト層３１の表層全体をＤＵＶ露光し、例えば、ＥＵＶフォトレジスト層３１の表層をＤＵＶ光源に配置してフラッドライトを照射して、ＥＵＶフォトレジスト層３１の表層が親水性表層３１ａになるようにし、ＤＵＶによって露光されない親水性表層３１ａの下の部分は３１ｂと表記する。このステップの原理は、ＤＵＶ光源に対するＥＵＶフォトレジスト層の光感度がＥＵＶ光源に対するＥＵＶフォトレジスト層の光感度よりも低いため、低線量、短時間のＤＵＶ露光を利用して、ＥＵＶフォトレジスト層３１の浅い表層のみ微少露光されるようにし、且つ、ＤＵＶ露光の深さはＤＵＶ露光パラメータによって制御可能であり、ＤＵＶ露光後に、ＥＵＶフォトレジスト層３１の浅い表層で特定の光化学反応が発生して一種の酸を生成し、この酸は化学触媒として、ＥＵＶフォトレジスト層３１の浅い表層の樹脂上の保護基の一部を除去することができ、ＥＵＶフォトレジスト層３１の浅い表層が既存の疎水性から親水性に変化するようにすることである。

【0041】

明らかなことであるが、親水性表層３１ａの厚さは、ＥＵＶフォトレジスト層３１の材料、ＤＵＶ露光の露光量および露光時間などの露光パラメータによって決められる。

【0042】

本ステップでは、親水性表層３１ａの厚さが２ｎｍを超えないように、例えば、１ｎｍになるように、ＥＵＶフォトレジスト層３１の表層の全体に対して、露光時間が比較的短く（例えば、５秒～１０秒）且つ露光量（例えば、１ｍＪ／ｃｍ^２未満）が比較的低いＤＵＶ露光を少なくとも一回実施する（ＤＵＶ光源を用いて、ＥＵＶフォトレジスト層３１の表層に対してフラッドライトを照射）。ＤＵＶ露光の波長は、１９３ｎｍ～２４８ｎｍであり、例えば、１９３ｎｍまたは２４８ｎｍである。

【0043】

選択的に、ＤＵＶ露光が所望の厚さの親水性表層３１ａを実現するのに十分でない場合、すなわち、ＤＵＶ露光後に形成される親水性表層３１の親水性が後続するステップＳ３の要件を満たさない場合、前記ＤＵＶ露光を行うたびに、または全ての回数のＤＵＶ露光が完成し終わった後に、さらに、前記ＥＵＶフォトレジスト層３１の表層に対してプラズマ処理を施して、親水性表層３１ａの親水性を高めてもよい。ここで、一例として、前記プラズマ処理に用いられるプラズマは、Ｎ、Ｏ、Ｈの少なくとも１つを含む。プラズマ処理により親水性表層３１ａの親水性を高めることができる原理は、親水性表層が対応するプラズマの中のＮ、Ｏ、Ｈなどの原子と結合（結合などの化学反応を含む）して、薄く、且つ親水性原子を含む親水層に変化することにより、既存の親水性表層の親水性を高めるのである。

【0044】

さらに選択的に、このプラズマ処理における工程圧力は比較的低く、例えば、１０ｍＴｏｒｒ～１００ｍＴｏｒｒであり、比較的低い工程圧力は、このプラズマ処理後にＮ、Ｏ、Ｈなどの原子のＥＵＶフォトレジスト層３１の表面での分布の均一性を向上させ、さらにステップＳ３で膜厚の均一な水膜を形成するのに役立つ。

【0045】

ステップＳ３において、図４および図５を参照すると、ＥＵＶフォトレジスト層３１の親水性表層３１ａに水蒸気を供給し、供給された水蒸気の少なくとも一部が親水性表層３１ａで凝縮されて一層の水膜３２を形成する。ここで、水膜３２の厚さは、ＥＵＶフォトレジスト層３１の親水性表層３１ａの親水性力によって決められ、少なくとも水中でのＥＵＶビームの波長の半分、すなわちλ／２ｎナノメートルである。選択的に、形成された水膜３２の厚さは、少なくともλ／２ｎナノメートルで、２０ナノメートルを越えず、λはＥＵＶ光源の波長であり、ｎは水の屈折率である。好ましくは、前記水膜３２の厚さは、λ／２ｎナノメートル、またはＥＵＶ投影モジュール１１３の最適透過係数の倍数である。一例として、ｎ＝１．３３、且つλ＝１３．６ｎｍとすると、水膜３２の厚さは、λ／２ｎ＝１３．６ｎｍ／（２×１．３３）≒５ｎｍとなる。

【0046】

なお、形成された水膜３２の厚さは薄すぎないことが好ましく（例えば、λ／２ｎナノメートル未満）、そうでない場合、表面張力の作用により、親水性表層３１ａの表面に水膜３２がある部分とない部分が生じ、ウェハ３０全体のＥＵＶフォトレジスト層３１の表面に形成される水膜３２の厚さが不均一になって、完全で短い光波長を形成しにくく、これは、ＥＵＶリソグラフィ後の特徴寸法の均一性に影響を与える。一方、水膜３２の厚さが十分でないと、露光過程で一部または全部が自然に蒸発してしまって、リソグラフィ効果にさらに影響を与える。

【0047】

同時に、形成される水膜３２の厚さは厚すぎても好ましくなく（例えば、２０ナノメートル超え）、水膜３２の上面は空気によって境界付けられ、下面は親水性表層３１ａの下面によって境界付けられる。すなわち、水膜３２の厚さが、ＥＵＶリソグラフィ装置の投影モジュール内の最後の対物レンズの表面に接触するのに十分でなく、水膜３２と投影モジュールとの間にさらに空隙を有する必要がある。これは、ＥＵＶマスクが反射性であり、投影モジュールに反射された光が、ＥＵＶ光源で放出された光よりも損失が大きく、形成された水膜３２が厚すぎると、ＥＵＶ光を吸収して、ＥＵＶフォトレジスト層３１ｂの後続するＥＵＶ露光が不十分になるという問題が発生する一方、ＥＵＶフォトレジスト層３１ｂ上の水膜３２が厚すぎると、ＥＵＶ光を吸収しすぎて温度が上昇してしまい、さらに、ＥＵＶフォトレジスト層３１ｂが熱変形される問題を引き起こし、ＥＵＶフォトレジスト層３１ｂの後続するＥＵＶ露光効果に影響を与えるからである。

【0048】

選択的に、ステップＳ３において、脱イオン水が混合された所望の湿度の担体気体流によって、親水性表層３１ａに水蒸気を供給することができる。前記担体気体流は、窒素および／または不活性気体（アルゴンおよび／またはヘリウムなどの不活性気体）を含み、前記所望の湿度は、少なくとも６０％であり、前記水膜３２の厚さは、少なくともλ／２ｎナノメートルである。λ／２ｎは、水中でのＥＵＶビームの半波長で、λは、ＥＵＶ光源の波長、ｎは、水の屈折率である。好ましくは、水膜３２の厚さは、λ／２ｎナノメートル、またはＥＵＶ投影モジュール１１３の最適透過係数の倍数である。一例として、ｎ＝１．３３、λ＝１３．６ｎｍとすると、水膜３２の厚さλ／２ｎ≒５ｎｍである。

【0049】

ステップＳ４において、図５および図６を参照すると、ＥＵＶ光源を用いて、対応するＥＵＶマスク上のパターンを水膜３２を透過して親水性表層３１ａ’の下のＥＵＶフォトレジスト層３１ｂに露光する。この時に、ＥＵＶフォトレジスト層３１ｂは、ＥＵＶ露光部分３１’およびＥＵＶ非露光部分３１ｃとなる。

【0050】

本ステップで用いられるＥＵＶ光源は、非常に高いスペクトル輝度を有するコヒーレント放射を生成できる自由電子レーザ（ＦＥＬ）などのシンクロトロン放射源であってもよい。ＥＵＶ光源の波長λは、５ｎｍ～３０ｎｍ、例えば１１ｎｍ～１４ｎｍである。そのうち、波長λは１３．６ｎｍが最も一般的に用いられる。

【0051】

図８を参照すると、本ステップで用いられるＥＵＶマスクのブランクは、通常、順次積層される基板（ガラスまたは石英など）２００、反射膜スタック層（モリブデンＭｏおよびシリコンＳｉが交互に積層されてなり、反射構造とも呼ばれる）２０１、カバー層２０２（例えば、ルテニウム、ルテニウム合金、酸化ルテニウムの少なくとも１つを含む）、および吸収体層（単層膜、またはコバルト、テルル、ハフニウム、ニッケル、タンタル、クロム、タンタル系材料、クロム系材料などの少なくとも一つを含む多層膜)２０３を含み、反射膜スタック層２０１はＥＵＶ露光ビームを反射し、吸収体層２０３は前記ＥＵＶ露光ビームを吸収し、且つ集積回路製造に必要な所定のパターン（すなわち、回路パターン）２０３ａにエッチングされる。吸収体層２０３は、ＥＵＶ反射率が低く、例えば３～５％未満である。前記ＥＵＶマスクは、吸収体層２０３、カバー層２０２、および反射膜スタック層２０１を貫通するベゼルパターン２０４、および基板２００の裏面に位置する裏面導電層２０５（例えば、クロム、クロム系材料、タンタル、またはタンタル系材料などの少なくとも１つを含む）を含む。

【0052】

本実施形態において、形成された水膜３２がより優れたリソグラフィパターン解像度の効果を達成することができるのは、その基本的な理由として、水膜３２はＥＵＶフォトレジスト層３１ｂの表面と密接に接触することに相当し、且つ、屈折率ｎが空気よりも大きいので（屈折率１）、ＥＵＶ光源から放出されるＥＵＶ露光ビームの波長をλとすると、水膜での波長はλ／ｎとなり、さらに、レイリー基準ＣＤ＝ｋ１＊λ／ＮＡによれば、レイリー定数ｋ１および投影モジュールの開口数ＮＡが変化しない場合、水膜での光の波長が短くなって、ＥＵＶフォトレジスト層３１ｂのＥＵＶ露光後に形成されるパターンの特徴寸法ＣＤが小さくなり、さらに、より微細なパターンを画定するので、この水膜層３２を追加することで、より優れたＥＵＶリソグラフィパターン解像度の効果を達成することができるからである。例えば、水膜３２の屈折率ｎ＝１．３３とし、ＥＵＶ光源１１０から放出されるＥＵＶ露光ビームの波長λ＝１３．６ｎｍとすると、水膜３２での波長は１３．６／１．３３≒１０ｎｍとなる。

【0053】

なお、本ステップでは、ＥＵＶフォトレジスト層３１の親水性表層３１ａ自体が水蒸気を吸収して水系親水性表面層３１ａ'になり、その上方は、水分子の間の吸着力と表面張力によって、さらに凝縮して一層の水膜３２を形成し、水系親水性表面層３１ａ'および水膜３２は、実は親水性表層の成分が水に溶解されるため溶液層を形成してもよく、この溶液層の溶媒は水であり、溶質は親水性表面層３１ａで水に溶解できる成分であるので、この溶液層の屈折率は脱イオン水よりも大きく、それにより、脱イオン水よりもさらに有効波長を短くすることができる。したがって、ＥＵＶフォトレジスト層の表面のみに脱イオン水膜を形成する方法に比べて、より優れたＥＵＶリソグラフィパターン解像度の効果を達成することができる。

【0054】

続いて、ＥＵＶ露光が完了された後、図７に示すように、ウェハ３０を現像システムに移送して現像を行い、ＥＵＶ露光部分３１ｃを除去し、残った非露光部分３１ｂ’は後続するウェハ３０をエッチングするためのパターン化されたフォトレジスト層とする。

【0055】

上述したように、本発明によるＥＵＶリソグラフィ方法は、ウェハ上のＥＵＶフォトレジスト層をＥＵＶ露光する前に、まず、ＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光して親水性表層を形成し、さらに、この親水性表層に水を凝縮させて比較的薄い水膜を形成することにより、水の屈折率が空気の屈折率よりも大きい性質を利用して、有効波長を短くする効果を実現し、また、ＥＵＶリソグラフィのグラフィック解像度とコントラストがさらに向上されるようにして、従来よりも微細な構造を製造するのに役立ち、方法が簡単で、且つコストが低い。

【0056】

なお、本発明によるＥＵＶリソグラフィ方法を対応する半導体素子の製造方法に適用する場合、ウェハ上にコーティングされたＥＵＶフォトレジスト層に必要なＥＵＶリソグラフィプロセスを完成することができ、対応するＥＵＶマスクにおけるパターンを、グラフィックの解像度とコントラストが全部向上される効果でウェハの表面のＥＵＶフォトレジスト層に露光し、ＥＵＶ露光後のフォトレジスト層を現像した後、ウェハ上にパターン化されたＥＵＶフォトレジスト層を形成することができ、その後に、このパターン化されたＥＵＶフォトレジスト層をマスクとして、ウェハ内の対応する膜層をエッチングすると、ウェハ上に対応するパターンを製造することができる（例えば、回路パターンおよびベゼルパターンなど）。

【0057】

また、前記半導体素子の製造方法は本発明によるＥＵＶリソグラフィ方法を適用したので、従来よりも微細な構造をウェハ内に製造するのに役立つ。

【0058】

図９を参照すると、本発明の一実施形態によるＥＵＶリソグラフィ装置は、ＤＵＶ露光システム１０、ＥＵＶ露光システム１１、および気体供給システム１２を含む。

【0059】

ここで、ＤＵＶ露光システム１０は、光路に沿って順次配置されたＤＵＶ光源１００、ＤＵＶ照明モジュール１０１、ＥＵＶ投影モジュール１０２、およびＤＵＶウェハステージ１０３を含む。

【0060】

ＤＵＶ光源１００は、１９３ｎｍ～２４８ｎｍの波長λを有するＤＵＶ露光ビームを生成し、このＤＵＶ露光ビームを用いてＤＵＶウェハステージ１０３上のウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層（図示せず）をＤＵＶ露光して、前記ＥＵＶフォトレジスト層の表層が親水性表層になるようにする。

【0061】

ＤＵＶ照明モジュール１０１は、ＤＵＶ光源１００で放出されたＤＵＶ露光ビームを誘導、成形、反射、透過または制御する各種工学部材として配置され、例えば、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型またはその他光学部材またはいずれの組合せである。

【0062】

ＤＵＶ投影モジュール１０２は、ＤＵＶ光源１００で放出されるＤＵＶ露光ビームの角度、焦点距離、強度などを調整するように配置されて、ＤＵＶ光源１００で放出されるＤＵＶ露光ビームがＤＵＶ照明モジュール１０１を経てＤＵＶウェハステージ１０３に配置されたウェハ３０上に伝送されるようにし、さらに、ウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光する。選択的に、ＤＵＶ光源１００に対応して設けられるＤＵＶ投影モジュール１０２は、ＤＵＶウェハステージ１０３上のウェハ３０の表面全体を照射することができる。すなわち、露光フィールドのサイズは、ウェハ３０のサイズよりも大きいので、一回のＤＵＶ露光でウェハ表面全体のＥＵＶフォトレジスト層の表層を露出させることができる。

【0063】

ＤＵＶウェハステージ１０３は、ＤＵＶ露光するウェハ３０（すなわち、シリコンウェハ）を載置するように配置され、特定のパラメータに従って、ＤＵＶ露光するウェハ３０の位置を正確に固定、移動、および位置決めすることができる。さらに、図３～図６に示されるように、ウェハ３０がＤＵＶウェハステージ１０３上に配置される前に、ウェハ３０の表面にＥＵＶフォトレジスト層３１が形成され、ＤＵＶ露光システム１０がウェハ３０をＤＵＶ露光すると、ウェハ３０の表面のＥＵＶフォトレジスト層３１の表層は親水性表層になる。

【0064】

ＥＵＶ露光システム１１は、光路に沿って順次配置されたＥＵＶ光源１１０、ＥＵＶ照明モジュール１１１、ＥＵＶマスクテーブル１１２、ＥＵＶ投影モジュール１１３、およびＥＵＶウェハステージ１１４を含む。

【0065】

ここで、ＥＵＶ光源１１０は、５ｎｍ～３０ｎｍ（波長λ１３．６ｎｍは最も一般的に用いられる）の波長λを有するＥＵＶ露光ビームを生成するように配置される。ＥＵＶ光源１１０は、非常に高いスペクトルの輝度を有するコヒーレント放射を生成できる、自由電子レーザ（ＦＥＬ）などのシンクロトロン放射源であってもよい。

【0066】

ＥＵＶ照明モジュール１１１は、ＥＵＶ光源１１０で放出されたＥＵＶ露光ビームを誘導、成形、反射、透過または制御する各種光学部材として配置され、最終的に、ＥＵＶ光源１１０で放出されるＥＵＶ露光ビームをＥＵＶマスクテーブル１１２に配置されたＥＵＶマスク２０に伝送する。ＥＵＶ照明モジュール１１１は、例えば、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電気型、またはその他光学部材またはそれらの任意の組み合わせである。

【0067】

ＥＵＶマスクテーブル１１２は、反射型ＥＵＶマスク２０を支持できる支持構造として配置され、機械、真空、静電または他のクランプ技術を利用して、特定のパラメータに従って反射型ＥＵＶマスク２０の位置を正確に固定、移動、および位置決めすることにより、反射型ＥＵＶマスク２０がＥＵＶ投影モジュール１１３に対して所望の位置に位置されるようにする。前記ＥＵＶマスクテーブル１１２は、反射型ＥＵＶマスク２０の重量を支え、特定の方法で反射型ＥＵＶマスク２０を固定する。この方法は、反射型ＥＵＶマスク２０の配向、リソグラフィ装置の設計、およびその他の条件、例えば、反射型ＥＵＶマスク２０が真空環境に保持されているか否かによって決められる。ＥＵＶマスクテーブル１１２は、必要に応じて、固定または可動のフレームまたはテーブルであってもよい。ここで、反射型ＥＵＶマスク２０の構造は、図７を参照することができ、その説明はここでは繰り返さない。

【0068】

ＥＵＶウェハステージ１１４は、ＤＵＶ露光システム１０によって露光されたウェハ３０を載置するように配置され、特定のパラメータに従って、ウェハ３０の位置を正確に固定、移動、および位置決めすることができる。さらに、図３～図６に示されたように、ＥＵＶ露光システムがウェハ３０をＥＵＶ露光する前に、ウェハ３０の表面にＥＵＶフォトレジスト層３１が形成され、ＥＵＶフォトレジスト層３１の表層は親水性表層であり、この親水性表層に水膜が形成され、この水膜は気体供給システムにおける気流中の水が凝縮されてなる。

【0069】

ＥＵＶ投影モジュール１１３は、ＥＵＶマスクテーブル１１２上の反射型ＥＵＶマスク２０によって反射されるＥＵＶ露光ビームの角度、焦点距離、強度などを調整し、また、ＥＵＶ露光ビームをＥＵＶウェハステージ１１４に配置されたウェハ３０に伝送して、ＥＵＶフォトレジスト層３１をＥＵＶ露光するように配置される。

【0070】

気体供給システム１２は、ＥＵＶウェハステージ１１４の外周に配置され、また、ＤＵＶ露光されたウェハ３０がＥＵＶウェハステージ１１４に移送された後、ＥＵＶ光源１１０がＥＵＶウェハステージ１１４上のウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層３１をＥＵＶ露光する前に、ウェハ３０のＥＵＶフォトレジスト層３１の親水性表層に水蒸気を供給し、供給された水蒸気の少なくとも一部がＥＵＶフォトレジスト層３１の親水性表層で凝縮されて水膜３２を形成するように配置される。この「水蒸気」は、気体状態の水であってもよく、担体気体（例えば、窒素および／または不活性気体など）によって搬送可能な非常に小さな液体状態の水（例えば、液体状態のミスト）であってもよい。

【0071】

選択的に、気体供給システム１２は、ＥＵＶウェハステージ１１４の移動中に開かれて、脱イオン水が混合されている所望の湿度（例えば、少なくとも６０％）の担体気体流によってＥＵＶウェハステージ１１４に載置されたウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層３１の親水性表層に水蒸気を提供し、且つ、気体供給システム１２はＤＵＶ露光中（すなわち、ＤＵＶ光源１００がＥＵＶフォトレジスト層３１をＤＵＶ露光する間）およびＥＵＶ露光中（すなわち、ＥＵＶ光源１１０がＥＵＶフォトレジスト層３１に対してＥＵＶ露光を実行する期間）には、全て閉じられている。

【0072】

さらに、選択的に、気体供給システム１２によって提供される担体気体流は、窒素および／または不活性気体を含んでもよく、不活性気体は、例えば、アルゴン、ヘリウムなどの１種以上の混合物を含む。ここで、気体供給システム１２が開かれると、ＥＵＶフォトレジスト層の表面に形成された水膜の厚さは、ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層の親水性レベル（すなわち、ＥＵＶフォトレジスト層表面の親水性力）によって制御される。

【0073】

なお、本実施形態において、ＥＵＶ光源１１０およびＤＵＶ光源１００は、それぞれ照明モジュールセットおよび投影モジュールセットと対応して、本実施形態のＥＵＶリソグラフィ装置がデュアルウェハステージ（Ｔｗｉｎ ｓｔａｇｅ）のシステム設計になるようにする。ＥＵＶ光源１１０とＤＵＶ光源１００は個別に用いられ、同じウェハ３０に対応して、このウェハ３０に対してＥＵＶリソグラフィを行う必要がある場合、まずＤＵＶウェハステージ１０３でＤＵＶ光源１００を用いて、ウェハ表面全体上のＥＵＶフォトレジスト層の表面をＤＵＶ露光して、所望の親水性表層を形成した後、気体供給システムによって親水性表層に水膜を形成し、その後、ＥＵＶウェハステージ１１４でＥＵＶ光源１１０を用いる。それにより、ＥＵＶリソグラフィ装置全体の制御を簡素化し、リソグラフィ工程を加速化する。

【0074】

ＥＵＶリソグラフィ装置の製造効率をさらに加速するために、ＤＵＶウェハステージ１０３とＥＵＶウェハステージ１１４のうち、一つのウェハステージが露光動作を行う間に、他のウェハステージはローディング、アライメント、フォーカスレベリング、アンローディングなどの非露光操作を行う。

【0075】

この場合、まず、ウェハ３０をＤＵＶ光源１００が存在する露光フィールド内のウェハステージ（図示せず）に移動し、ＤＵＶ露光が終わると、再び、ウェハ３０をＥＵＶ光源１１０のＥＵＶの露光フィールド内のＥＵＶウェハステージ１１４に移動する。具体的には、前記ＥＵＶリソグラフィ装置が一枚のウェハ３０に対してＥＵＶリソグラフィを行う作業プロセスは、
まず、所望のパターンを有するＥＵＶマスク２０をＥＵＶマスクテーブル１１２に固定し、ＥＵＶフォトレジスト層を有するウェハ３０をＤＵＶウェハステージ１０３上に固定するステップ；
次に、ＤＵＶ光源１００をオンにすると、放出されるＤＵＶ露光ビームがＤＵＶ光源１００に対応するＤＵＶ照明モジュール１０１およびＤＵＶ投影モジュール１０２を介してＤＵＶウェハステージ１０３のウェハ３０のＥＵＶフォトレジスト層３１の表層に入射されて、さらに、ウェハ３０のＥＵＶフォトレジスト層３１の表層全体をＤＵＶ露光して、所望の親水性表層を形成するステップ；
次に、ＤＵＶ光源１００をオフにすると、ＤＵＶ露光されたウェハ３０をＥＵＶウェハステージ１１４に移送し、また、気体供給システム１２をオンにして、脱イオン水が混合されている所望の湿度（例えば、少なくとも６０℃）の担体気体流によって、ＤＵＶ露光されたウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水蒸気を供給し、それによって、ウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層３１の表面全体に水分吸着によって均一な厚さの水膜３２を形成するステップ；
その後、気体供給システム１２を閉じ、ＥＵＶ光源１１０をオンにすると、放出されるＥＵＶ露光ビームが、まず、ＥＵＶ光源１１０に対応するＥＵＶ照明モジュール１１１の伝達によってＥＵＶマスクテーブル１１２のＥＵＶマスク２０上に入射され、再び、ＥＵＶマスク２０で反射された後、ＥＵＶ光源１１０に対応するＥＵＶ投影モジュール１１３に入射され、このＥＵＶ投影モジュール１１３は水膜３２を透過して、ビームをＥＵＶウェハステージ１１４上のウェハ３０のＥＵＶフォトレジスト層３１のターゲット領域にフォーカシングして、１回のＥＵＶ露光を完成し、その後、ＥＵＶウェハステージ１１４をステップオンして、ＥＵＶフォトレジスト層３１の各ターゲット領域のＥＵＶ露光を完成するステップ；を含む。

【0076】

なお、本実施形態によるＥＵＶリソグラフィ装置において、ＤＵＶ光源１００、ＤＵＶ照明モジュール１０１、ＤＵＶ投影モジュール１０２、ＤＵＶウェハステージ１０３、ＥＵＶ光源１１０、ＥＵＶ照明モジュール１１１、ＥＵＶマスクテーブル１１２、ＥＵＶ投影モジュール１１３、ＥＵＶウェハステージ１１４、および気体供給システム１２は、同じフレームハウジングに統合されてもよく、または少なくとも１つが他のモジュールと別途に設置されてもよく、または少なくとも１つのモジュールがＥＵＶリソグラフィ装置の他のシステムまたはモジュールと統合されてもよい。例えば、ＤＵＶ露光システム１０のＤＵＶ照明モジュール１０１およびＤＵＶ投影モジュール１０２は、アライメントのための、独立した照明システムおよび投影モジュールと共有してもよく、それにより、ＥＵＶリソグラフィ装置が小型化され、リソグラフィ工程が加速されることができ（１つのシステムはアライメントに用い、１つのシステムは露光に用いるが、ここでは説明しない）、これは従来のデュアルウェハステージ（Ｔｗｉｎ ｓｔａｇｅ）のシステムの設計に基づいて調整されてもよく、ＤＵＶ光源１００の露光要件に合わせて実現される。

【0077】

また、本実施形態で説明されるＥＵＶリソグラフィ装置の各サブシステム（すなわち、ＤＵＶ露光システム１０、ＥＵＶ露光システム１１および気体供給システム１２）は、特定の例に過ぎず、本発明のＥＵＶリソグラフィ装置がこれらのサブシステムのみ備えることを意味するのではなく、従来のＥＵＶリソグラフィ装置における他のサブシステムを含んでもよく、例えば、ウェハ表面にＥＵＶフォトレジスト層を形成するためのコーティングシステム、リソグラフィ工程において対応するパラメータを測定するための測定システム（センサなどを含む）、露光されたウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層３１を現像するための現像システム、ウェハ３０および／またはマスク２０を搬送および交換するためのマニピュレータシステム、現像済みのウェハ３０を洗浄する洗浄システム、およびＥＵＶ用フォトレジスト層３１を親水性表面処理する親水性表面処理システムなどの少なくとも一つを含んでもよい。

【0078】

例えば、図１０を参照すると、本発明の他の実施形態は、ＤＵＶ露光システム１０、ＥＵＶ露光システム１１、および気体供給システム１２を有するだけでなく、ＤＵＶウェハステージ１０３の外周に配置されるプラズマ処理システム１３をさらに有するＥＵＶリソグラフィ装置を提供する。このプラズマ処理システム１３は、ＤＵＶ光源１００でウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層をＤＵＶ露光した後に、ウェハ３０をＤＵＶウェハステージ１０３からＥＵＶウェハステージ１１４に移送する前に、ウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層をプラズマ処理して、親水性表層の親水性を高める。

【0079】

もちろん、本発明の他の実施形態において、プラズマ処理システム１３は、前記ＥＵＶ露光システム１１の外周に配置されてもよく、ウェハ３０をＤＵＶウェハステージ１０３からＥＵＶウェハステージ１１４に移送した後、気体供給システムでＥＵＶウェハステージ１１４上のウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水蒸気を供給する前に、ウェハ３０上のＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層をプラズマ処理して、親水性表層の親水性を高めるように配置される。

【0080】

選択的に、上述のプラズマ処理システム１３は、ＥＵＶフォトレジスト層の表面を親水性表面処理するためのプラズマ処理の工程圧力が比較的低く、例えば、１０ｍＴｏｒｒ～１００ｍＴｏｒｒであり、比較的低い工程圧力は、プラズマ処理後にＥＵＶフォトレジスト層３１の表面におけるＮ、Ｏ、Ｈなどの原子が均一に分布されるようにし、さらに、均一な膜厚の水膜の形成に役立つ。

【0081】

さらに、例えば、図９または図１０を参照すると、本発明のまた他の実施形態は、ＤＵＶ露光システム１０、ＥＵＶ露光システム１１、および気体供給システム１２を有するだけでなく、ウェハ３０を搬送するためのマニピュレータシステム（図示せず）、および工程ステップにしたがって、ＤＵＶウェハステージ１０３およびＥＵＶウェハステージとカスケードを形成するウェハステージをさらに有するＥＵＶリソグラフィ装置を提供し、ここで、１つまたは複数のウェハステージ（図示せず）は、ウェハをＤＵＶ露光およびＥＵＶ露光する以外のステップで用いられてもよい（例えば、プラズマ処理、プレクリーニング、現像、後洗浄、乾燥等）。

【0082】

上述したように、本発明のＥＵＶリソグラフィ装置は、既存のＥＵＶリソグラフィ装置に対して、対応するＤＵＶ露光システムおよび気体供給システムを追加してもよく、さらに、ウェハ上のＥＵＶフォトレジスト層を露光する前に、まず、ＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光して、親水性表層を形成し、その後に、親水性表層に水を凝縮させて薄厚の水膜を形成することにより、水の屈折率が空気よりも大きい性質を利用して、有効波長を短くする効果を実現し、さらに、ＥＵＶリソグラフィのグラフィック解像度とコントラストをさらに向上させるようにし、既存のＥＵＶ露光システムの構造を変更しなくてもよく、装置のアップグレードと集積化方法が簡単であり、従来よりもさらに微細な構造を製造するのに役立つ。

【0083】

上記説明は本発明の好ましい実施形態の説明に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。当業者が上記開示された内容に基づいて施した如何なる変更、および修正はいずれも本発明の技術的手段の範囲に属するとすべきである。

【要約】

【課題】本発明は、ＥＵＶリソグラフィ方法、およびＥＵＶリソグラフィ装置を提供する。
【解決手段】ウェハ上に塗布されたＥＵＶフォトレジスト層にＥＵＶ露光を行う前に、まず、ＥＵＶフォトレジスト層の表層をＤＵＶ露光して、ＥＵＶフォトレジスト層の表層が親水性表層になり、また、ＥＵＶフォトレジスト層の親水性表層に水を凝縮して薄厚の水膜がさらに形成されるようにすることにより、ＥＵＶフォトレジスト層をＥＵＶ露光する過程で、ＥＵＶ露光後のグラフィック解像度およびコントラストがさらに向上されるように、水の屈折率が空気よりも大きい性質を利用して有効波長を短くする効果を実現することができて、従来よりも精密な構造を製造するのに役立つ。本発明によるＥＵＶリソグラフィ装置は、従来のＥＵＶリソグラフィ装置に比べて、ＤＵＶ光源と気体供給システムを追加するだけでよく、装置の改良手段が簡単である。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】