JP2006080143A

JP2006080143A - 露光装置及びパターン形成方法

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Publication number: JP2006080143A
Application number: JP2004259769A
Authority: JP
Inventors: Masataka Endo; 政孝遠藤; Masaru Sasako; 勝笹子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23
Also published as: US20090091719A1; US7470501B2; EP1632813A2; CN1746774A; US20060051709A1; EP1632813A3

Abstract

【課題】液浸リソグラフィに用いる液体の残存によるレジスト膜の変性を防止して、良好な形状を有する微細化パターンを得られるようにする。
【解決手段】露光装置は、チャンバー３０に配置され、ウエハ４０の上に成膜されたレジスト膜の上に液浸用の液体４２を配した状態で、レジスト膜にマスク４１を介した露光光を照射する露光部を有している。さらに、露光されたレジスト膜の表面を乾燥させる乾燥部を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造プロセス等において用いられる露光装置及びそれを用いたパターン形成方法に関する。

半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術の開発の加速が望まれている。現在のところ、露光光としては、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザ等を用いる光リソグラフィによりパターン形成が行なわれていると共に、より短波長であるＦ₂ レーザの使用も検討されているが、露光装置及びレジスト材料における課題が未だ多く残されているため、より短波長の露光光を用いる光リソグラフィの実用化の時期は未だ先となっている。

このような状況から、最近従来の露光光を用いてパターンの一層の微細化を進めるべく、液浸リソグラフィ（immersion lithography）法が提案されている（非特許文献１を参照。）。

この液浸リソグラフィ法によれば、露光装置内における投影レンズとウエハ上のレジスト膜との間の領域が屈折率がｎ（但し、ｎ＞１）である液体で満たされることになり、露光装置のＮＡ（開口数）の値がｎ・ＮＡとなるので、レジスト膜の解像性が向上する。

以下、従来の液浸リソグラフィを用いるパターン形成方法について図８（ａ）〜図８（ｄ）を参照しながら説明する。

まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図８（ａ）に示すように、基板１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２を形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト膜２の上に液浸用の水３を配して、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザ光よりなる露光光４をマスク５を介してレジスト膜２に照射してパターン露光を行なう。

次に、図１（ｃ）に示すように、液浸用の水３を排水した後、パターン露光が行なわれたレジスト膜２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行なうと、図１（ｄ）に示すように、レジスト膜２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン２ａを得られる。
M. Switkes and M. Rothschild, "Immersion lithography at 157 nm", J. Vac. Sci. Technol., Vol.B19, P.2353 (2001)

ところが、図１（ｄ）に示すように、前記従来のパターン形成方法により得られるレジストパターン２ａのパターン形状は不良であった。

本願発明者らは、液浸リソグラフィにより得られるレジストパターン２ａの形状が不良となる原因を種々検討した結果、以下のような結論を得ている。

すなわち、本願発明者らは、従来例のようにパターン形状が不良となるのは、露光後にレジスト膜２上から排水された液浸用の水３が露光後のレジスト膜２の上に残存し、残存した水３がレジストを変成させるためであることを突き止めた。このレジストの変性は、水滴とレジストとの接触に起因し、時間の経過と共に水滴の影響は大きくなる。また、水滴が残存した状態でレジスト膜２に露光後加熱を行なうと、レジストの変成が一層大きくなることも明らかとなった。

この水滴によるレジストの変性は次の理由による。

通常、レジストは水溶性の液体には溶けにくい材料により構成されており、露光前のレジスト膜の表面は、きわめて少量の液体であれば該液体はレジスト膜中には容易に浸透しにくい。ここで、一例として、図９（ａ）に基板１０の上に絶縁膜１５を介在させて形成され、ラインパターン２０ａとホールパターン２０ｂとからなる露光されたレジストパターンの平面構成を模式的に示す。図９（ｂ）は図９（ａ）のIXｂ−IXｂ線における模式的な断面構成である。図９（ａ）に示すように、露光されたレジスト膜２０の表面は、露光前とはその化学的な状態が大きく異なっており、露光によって酸が発生する露光部であるラインパターン２０ａ及びホールパターン２０ｂと、露光されていない未露光部（酸が発生していない部分）２０ｃとが、マスクパターンのレイアウトに応じて混在した状態となっている。

露光直後においてレジスト膜２０に最も多くの酸が発生している部分は、レジスト膜２０の露光部２０ａ、２０ｂの表面であり、露光直後は露光されても露光部の全体から現像に必要な十分な量の酸が発生しているとは限らない。従って、露光直後にレジスト膜２０の表面上に液滴が少量でも残っていると、図９（ｂ）に示すように、酸が最も多い露光部２０ａ、２０ｂの表面から酸が液滴３０中に溶出する。さらには、図９（ｂ）に示すように、露光部２０ａ同士の間を液滴３０が架橋して部分的に覆い、より多くの酸が露光部２０ａから溶出すると共に、未露光部２０ｃにも酸を供給してしまうという事態（現象）が発生する。その結果、露光部２０ａ、２０ｂが現像時に溶け残る、または現像液により未露光部２０ｃまでその一部が溶解してしまう等、パターン形状の悪化を招く。特に、例えばラインパターン２０ａ同士の間隔が０．２５μｍ以下であったり、ホールのサイズが０．３０μｍ以下であったりとパターンが微細化されるにつれて、少量の液滴であってもラインパターン２０ａ同士に架橋構造が生じやすくなる。また、たとえ液滴の残留による酸の溶け出し量が少量であっても、パターンサイズが小さい分だけ現像溶解性を大きく低下させる原因となることも明らかとなった。

このように、形状が不良なレジストパターンを用いて被処理膜に対してエッチングを行なうと、被処理膜から得られるパターンの形状も不良となってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が発生する。

本発明は、前記従来の問題に鑑み、液浸リソグラフィに用いる液体の残存によるレジスト膜の変性を防止して、良好な形状を有する微細化パターンを得られるようにすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、液浸露光法による露光装置及びパターン形成方法を、パターン露光の後、液浸用の液体を排水した後に該液体がレジスト膜上に残存しないように液滴を除去し乾燥させる構成とする。

具体的に、本発明に係る露光装置は、成膜されたレジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、レジスト膜にマスクを介した露光光を照射する露光部と、露光されたレジスト膜の表面を乾燥させる乾燥部とを備えていることを特徴とする。

本発明の露光装置によると、露光されたレジスト膜の表面を乾燥させる乾燥部を備えているため、露光されたレジスト膜の表面には液浸用の液体が残存しなくなるので、レジストの液滴による変成を防止することができる。従って、その後、現像装置によりレジスト膜が現像される際に、露光されたレジスト膜の露光部又は未露光部に現像液により生じる溶解部分の溶け残りや非溶解部分の溶け出し等のパターン形状の悪化を防止することができるので、良好なパターン形状を持つレジストパターンを得ることができる。

本発明の露光装置において、乾燥部は送風手段を有していることが好ましい。

また、本発明の露光装置において、乾燥部は除湿手段を有していることが好ましい。

また、本発明の露光装置において、乾燥部は加温手段を有していることが好ましい。

また、本発明の露光装置において、レジスト膜はウエハ上に成膜されており、乾燥部はウエハをウエハ単位で乾燥することが好ましい。

この場合に、露光部は少なくとも２つのウエハ載置部を有するツインステージを含み、ウエハの乾燥はツインステージのいずれか１つのウエハ載置部で行なわれることが好ましい。

本発明の露光装置において、送風手段は温風を送風可能な送風機であることが好ましい。

本発明の露光装置において、除湿手段には冷媒によりレジスト膜の雰囲気の湿度を低減する除湿機を用いることができる。冷媒には、イソブタン、ブタン、プロパン又はシクロプロパン等の炭化水素系ガスを用いることができ、コンプレッサーを通して循環させる。

本発明の露光装置において、除湿手段にはレジスト膜の雰囲気の湿度を低減する乾燥剤を用いることができる。乾燥剤には例えばデシカントを用いることができ、雰囲気中の水分を吸着して除湿する。

本発明の露光装置において、加温手段にはレジスト膜の雰囲気を加温する加温機を用いることができる。

本発明に係る第１のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光されたレジスト膜の表面上に残存する液滴を除去する工程と、液滴を除去したレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。

第１のパターン形成方法によると、パターン露光されたレジスト膜の表面上に残存する液滴を除去する工程を備えているため、レジストの液滴による変成を防止することができる。その結果、レジスト膜の露光部又は未露光部において、現像液により生じる溶解部分の溶け残りや非溶解部分の溶け出し等のパターン形状の悪化を防止することができ、良好なパターン形状を持つレジストパターンを得ることができる。

第１のパターン形成方法において、液滴を除去する工程は、パターン露光されたレジスト膜に送風する工程、パターン露光されたレジスト膜の雰囲気を除湿する工程、又はパターン露光されたレジスト膜を加温する工程であることが好ましい。

本発明に係る第２のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光されたレジスト膜に送風する工程と、送風を受けたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。

第２のパターン形成方法によると、パターン露光されたレジスト膜に送風する工程を備えているため、パターン露光の後に液浸用の液体を排水した後にレジスト膜上に液滴が残存していても、送風により液滴が蒸発してレジスト膜の表面が乾燥するので、レジストの液滴による変成を防止することができる。その結果、レジスト膜の露光部又は未露光部において、現像液により生じる溶解部分の溶け残りや非溶解部分の溶け出し等のパターン形状の悪化を防止することができ、良好なパターン形状を持つレジストパターンを得ることができる。

本発明に係る第３のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光されたレジスト膜の雰囲気を除湿する工程と、除湿されたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。

第３のパターン形成方法によると、パターン露光されたレジスト膜の雰囲気を除湿する工程を備えているため、パターン露光の後に液浸用の液体を排水した後にレジスト膜上に液滴が残存していても、レジスト膜の雰囲気を除湿することにより液滴が蒸発してレジスト膜の表面が乾燥するので、レジストの液滴による変成を防止することができる。その結果、レジスト膜の露光部又は未露光部において、現像液により生じる溶解部分の溶け残りや非溶解部分の溶け出し等のパターン形状の悪化を防止することができ、良好なパターン形状を持つレジストパターンを得ることができる。

本発明に係る第４のパターン形成方法は、基板の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光されたレジスト膜を加温する工程と、加温されたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。

第４のパターン形成方法によると、パターン露光されたレジスト膜を加温する工程を備えているため、パターン露光の後に液浸用の液体を排水した後にレジスト膜上に液滴が残存していても、レジスト膜の表面が加温により乾燥するので、レジストの液滴による変成を防止することができる。その結果、レジスト膜の露光部又は未露光部において、現像液により生じる溶解部分の溶け残りや非溶解部分の溶け出し等のパターン形状の悪化を防止することができ、良好なパターン形状を持つレジストパターンを得ることができる。

本発明の第２のパターン形成方法において、送風は温風であることが好ましい。

本発明の第３のパターン形成方法において、除湿は冷媒を用いて行なうことが好ましい。

また、本発明の第３のパターン形成方法において、除湿は乾燥剤を用いて行なうことが好ましい。

本発明の第４のパターン形成方法において、レジスト膜への加温は、レジスト膜の雰囲気を加温することにより行なうことが好ましい。

本発明の第１〜第４のパターン形成方法において、液浸用の液体には水又はパーフルオロポリエーテルを用いることができる。

本発明の第１〜第４のパターン形成方法において、露光光には、ＫｒＦエキシマレーザ光、Ｘｅ₂ レーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ₂ レーザ光、ＫｒＡｒレーザ光又はＡｒ₂ レーザ光を用いることができる。

本発明に係る露光装置及びそれを用いたパターン形成方法によると、液浸用の液体がレジスト上に残存してなる液滴によるレジストの変性を防止することができるため、良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る液浸リソグラフィによるパターン形成方法を実現する露光装置の要部の断面構成を模式的に示し、（ｂ）は露光装置に設けられる送風機の平面構成を模式的に示している。

図１（ａ）に示すように、第１の実施形態に係る露光装置は、チャンバー３０内に設けられた露光部であって、ウエハ４０上に塗布されたレジスト膜（図示せず）に設計パターンを露光する光源である照明光学系５０と、該照明光学系５０の下方に設けられ、レジスト膜に転写される設計パターンを有するマスク（レチクル）４１を通って入射される照明光学系５０からの露光光を液浸用の液体４２を介してレジスト膜に投影する投影レンズ５１と、ウエハ４０を保持する第１のウエハステージ５２Ａとを有している。ここで、投影レンズ５１は、露光時にはウエハ４０のレジスト膜上に供給された液浸用の液体４２の液面と接するように保持される。

第１のウエハステージ５２Ａは定盤５３により保持されており、該定盤５３は第１のウエハステージ５２Ａの側方に第２のウエハステージ５２Ｂが設けられた、いわゆるツインステージを構成している。なお、定盤５３には、３つ以上のウエハステージが設けられていてもよい。

第１の実施形態の特徴として、定盤５３における第２のウエハステージ５２Ｂの上方には、温風を送風可能な乾燥部としての送風機５４が設けられている。

図１（ｂ）に送風機５４の平面構成を示す。図１（ｂ）に示すように、送風機５４の上面には、該送風機５４を表裏方向に貫通するスリット状の送風口５４ａと、該送風口５４ａに並行して延びる排気口５４ｂとが設けられている。排気口５４ｂは図示はしていないが、チャンバー３０の外部に排気する他の排気口と接続されている。

なお、送風機５４の設置位置は必ずしも第２のウエハステージ５２Ｂの上方に限られず、送風がウエハ４０の側方から主面にほぼ平行に流れるように、第２のウエハステージ５２Ｂ（定盤５３）の側方に設けてもよい。また、送風機５４は必ずしもチャンバー３０の内部に設ける必要はなく、チャンバー３０の外部に設けてもよい。

以下、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した露光装置を用いたパターン形成方法について図２（ａ）〜図２（ｃ）及び図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図２（ａ）に示すように、ウエハ４０の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜４３を形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜４３と投影レンズ５１との間に、水よりなる液浸用の液体４２を配し、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４４をマスク（図示せず）を介してレジスト膜４３に照射することによりパターン露光を行なう。

次に、レジスト膜４３の上面から液体４２を排水した後、ウエハ４０を図１（ａ）に示す送風機５４の下方に移動させる。その後、図２（ｃ）に示すように、温度が約３５℃の温風をレジスト膜４３の上面に当てることにより、露光されたレジスト膜４３の上面に残存する水滴を乾燥させる。

次に、図３（ａ）に示すように、露光後に表面が乾燥されたレジスト膜４３に対して、ホットプレートにより１０５℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図３（ｂ）に示すように、レジスト膜４３の未露光部よりなり、０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン４３ｂを得る。

このように、第１の実施形態に係るパターン形成方法によると、液浸用の液体４２を介したパターン露光を行なった後に、レジスト膜４３上に残存する水滴を温風により乾燥させて除去するため、露光後の水滴によるレジスト膜４３の変成を防止することができる。これにより、パターン露光されたレジスト膜４３の露光部４３ａに現像液により生じる溶解部分の溶け残りや、未露光部４３ｂの非溶解部分の溶け出し等のパターン形状の悪化を防止することができるので、良好なパターン形状を持つレジストパターン４３ｂを得ることができる。

なお、送風機５４から送風される温風の温度は、例えば室温（２３℃）以上で且つ６０℃以下が好ましいが、この温度範囲には限られない。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法について図４（ａ）〜図４（ｃ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しながら説明する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図４（ａ）に示すように、ウエハ（基板）１０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜１０２を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、レジスト膜１０２と投影レンズ１０５との間に、水よりなる液浸用の液体１０３を配し、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光１０４をマスク（図示せず）を介してレジスト膜１０２に照射することによりパターン露光を行なう。

次に、図４（ｃ）に示すように、レジスト膜１０２の上面から液体１０３を排水したウエハ１０１を、内部に例えばデシカントからなる乾燥剤１１１を配した除湿容器１１０に移す。このとき、除湿容器１１０の内部雰囲気は、投入された乾燥剤１１１により除湿されているため、露光されたレジスト膜１０２の上面に残存する水滴が乾燥する。

次に、図５（ａ）に示すように、露光後に表面が乾燥されたレジスト膜１０２に対して、ホットプレートにより１０５℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図５（ｂ）に示すように、レジスト膜１０２の未露光部よりなり、０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン１０２ｂを得る。

このように、第２の実施形態に係るパターン形成方法によると、液浸用の液体１０３を介したパターン露光を行なった後に、レジスト膜１０２上に残存する水滴を除湿により除去するため、露光後の水滴によるレジスト膜１０２の変成を防止することができる。これにより、パターン露光されたレジスト膜１０２の露光部１０２ａに現像液により生じる溶解部分の溶け残りや、未露光部１０２ｂの非溶解部分の溶け出し等のパターン形状の悪化を防止することができるので、良好なパターン形状を持つレジストパターン１０２ｂを得ることができる。

なお、乾燥剤１１１はデシカントには限られない。また、除湿手段は乾燥剤１１１に限られず、冷媒を通した冷却器により雰囲気中の水蒸気を凝結させて除湿するコンプレッサー方式を用いてもよい。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法について図６（ａ）〜図６（ｃ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照しながら説明する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
トリエタノールアミン（クエンチャー）………………………………………０．００２ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図６（ａ）に示すように、ウエハ（基板）２０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２０２を形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、レジスト膜２０２と投影レンズ２０５との間に、水よりなる液浸用の液体２０３を配し、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光２０４をマスク（図示せず）を介してレジスト膜２０２に照射することによりパターン露光を行なう。

次に、図６（ｃ）に示すように、レジスト膜２０２の上面から液体２０３を排水したウエハ２０１を、内部の雰囲気を約３３℃に加温した加温容器２１０に移す。これにより、露光されたレジスト膜２０２の上面に残存する水滴が加温により乾燥する。

次に、図７（ａ）に示すように、露光後に表面が乾燥されたレジスト膜２０２に対して、ホットプレートにより１０５℃の温度下で６０秒間加熱した後、濃度が０．２６Ｎのテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図７（ｂ）に示すように、レジスト膜２０２の未露光部よりなり、０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン２０２ｂを得る。

このように、第３の実施形態に係るパターン形成方法によると、液浸用の液体２０３を介したパターン露光を行なった後に、レジスト膜２０２上に残存する水滴を加温により除去するため、露光後の水滴によるレジスト膜２０２の変成を防止することができる。これにより、パターン露光されたレジスト膜２０２の露光部２０２ａに現像液により生じる溶解部分の溶け残りや、未露光部２０２ｂの非溶解部分の溶け出し等のパターン形状の悪化を防止することができるので、良好なパターン形状を持つレジストパターン２０２ｂを得ることができる。

なお、露光されたレジスト膜２０２を加温する手段として、例えば加温容器２１０の内部に設けたヒータを用いることができる。また、ウエハ２０１を加温する加温容器２１０は必ずしも必要ではなく、レジスト膜２０２を覆う雰囲気温度が、例えば室温（２３℃）以上で且つ６０℃以下を実現できればよい。但し、この温度範囲には限られない。

また、第１〜第３の各実施形態においては、ポジ型レジストを用いたが、ネガ型レジストを用いても本発明は適用可能である。

また、各実施形態においては、液浸用の液体には水を用いたが、水以外にもパーフルオロポリエーテルを用いることができる。さらには、液浸用の液体には界面活性剤を添加してもよい。

また、各実施形態においては、パターン露光用の露光光には、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いたが、これ以外にもＫｒＦエキシマレーザ光、Ｘｅ₂ レーザ光、Ｆ₂ レーザ光、ＫｒＡｒレーザ光又はＡｒ₂ レーザ光等を用いることができる。

本発明に係る露光装置及びパターン形成方法は、液浸用の液体がレジスト上に残存してなる液滴によるレジストの変性を防止することができ、良好な形状を有するレジストパターンを得ることができるという効果を有し、半導体装置の製造プロセス等において用いられる露光装置及びそれを用いたパターン形成方法等に有用である。

（a）本発明の第１の実施形態に係る露光装置の要部を示す構成断面図である。（b）は本発明の第１の実施形態に係る露光装置に設けられる送風機を示す平面図である。（a）〜（c）は本発明の第１の実施形態に係る露光装置を用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（a）及び（b）は本発明の第１の実施形態に係る露光装置を用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（a）〜（c）は本発明の第２の実施形態に係る露光装置を用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（a）及び（b）は本発明の第２の実施形態に係る露光装置を用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（a）〜（c）は本発明の第３の実施形態に係る露光装置を用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（a）及び（b）は本発明の第３の実施形態に係る露光装置を用いたパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（a）〜（d）は従来の液浸露光法によるパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（a）及び（b）は本発明の課題を説明するための液浸露光法による露光後のレジストパターンを示し、（a）は模式的な平面図であり、（b）は（a）のIXｂ−IXｂ線における断面図である。

符号の説明

１０基板
１５絶縁膜
２０レジスト膜
２０ａラインパターン（露光部）
２０ｂホールパターン（露光部）
２０ｃ未露光部
３０チャンバー
４０ウエハ（基板）
４１マスク
４２液浸用の液体
４３レジスト膜
４３ａレジストパターン
４４露光光
５０照明光学系（露光部）
５１投影レンズ（露光部）
５２Ａ第１のウエハステージ（露光部）
５２Ｂ第２のウエハステージ（露光部）
５３定盤（露光部）
５４送風機（乾燥部）
５４ａ送風口
５４ｂ排気口
１０１ウエハ（基板）
１０２レジスト膜
１０２ａレジストパターン
１０３液浸用の液体
１０４露光光
１０５投影レンズ
１１０除湿容器
１１１乾燥剤
２０１ウエハ（基板）
２０２レジスト膜
２０２ａレジストパターン
２０３液浸用の液体
２０４露光光
２０５投影レンズ
２１０加温容器

Claims

成膜されたレジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、前記レジスト膜にマスクを介した露光光を照射する露光部と、
露光された前記レジスト膜の表面を乾燥させる乾燥部とを備えていることを特徴とする露光装置。
前記乾燥部は送風手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記乾燥部は除湿手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記乾燥部は加温手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記レジスト膜はウエハ上に成膜されており、
前記乾燥部は前記ウエハをウエハ単位で乾燥することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記露光部は、少なくとも２つのウエハ載置部を有するツインステージを含み、
前記ウエハの乾燥は前記ツインステージのいずれか１つのウエハ載置部で行なわれることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
前記送風手段は、温風を送風可能な送風機であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
前記除湿手段は、冷媒により前記レジスト膜の雰囲気の湿度を低減する除湿機であることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
前記除湿手段は、前記レジスト膜の雰囲気の湿度を低減する乾燥剤であることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
前記加温手段は、前記レジスト膜の雰囲気を加温する加温機であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光された前記レジスト膜の表面上に残存する液滴を除去する工程と、
前記液滴を除去した前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
前記液滴を除去する工程は、
パターン露光された前記レジスト膜に送風する工程、パターン露光された前記レジスト膜の雰囲気を除湿する工程、又はパターン露光された前記レジスト膜を加温する工程であることを特徴とする請求項１１に記載のパターン形成方法。
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光された前記レジスト膜に送風する工程と、
送風を受けた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光された前記レジスト膜の雰囲気を除湿する工程と、
除湿された前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に液浸用の液体を配した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光された前記レジスト膜を加温する工程と、
加温された前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
前記送風は温風であることを特徴とする請求項１３に記載のパターン形成方法。
前記除湿は冷媒を用いて行なうことを特徴とする請求項１４に記載のパターン形成方法。
前記除湿は乾燥剤を用いて行なうことを特徴とする請求項１４に記載のパターン形成方法。
前記レジスト膜への加温は、前記レジスト膜の雰囲気を加温することにより行なうことを特徴とする請求項１５に記載のパターン形成方法。
前記液浸用の液体は水又はパーフルオロポリエーテルであることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、Ｘｅ₂ レーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ₂ レーザ光、ＫｒＡｒレーザ光又はＡｒ₂ レーザ光であることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のパターン形成方法。