專利名稱：曝光裝置、曝光方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體裝置的制造工藝等中使用的浸液曝光用的曝光裝置、曝光方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體集成電路的大集成化及半導(dǎo)體元件的小型化，期望加快平板印刷術(shù)技術(shù)的開發(fā)。現(xiàn)在，作為曝光光，在通過使用水銀燈、KrF激元激光器或ArF激元激光器等的光平板印刷術(shù)進(jìn)行圖案形成的同時(shí)，還研究更短波長(zhǎng)的F2激光的使用，但由于在曝光裝置及抗蝕劑材料中尚存在許多問題，所以使用更短波長(zhǎng)的曝光光的光平板印刷術(shù)的實(shí)用化時(shí)期還未開始。
根據(jù)這種狀況，近來為了使用現(xiàn)有的曝光光來推進(jìn)圖案進(jìn)一步微小化，提議浸液平板印刷術(shù)(immersion lithography)法(參照非專利文獻(xiàn)1)。
根據(jù)該浸液平板印刷術(shù)法，由于以折射率為n(其中n＞1)的液體來充滿曝光裝置內(nèi)投影透鏡和晶片上的抗蝕劑膜之間的區(qū)域，所以曝光裝置的NA(數(shù)值孔徑)值變?yōu)閚·NA，因此抗蝕劑膜的分辨力提高。
下面，參照?qǐng)D10(a)～圖10(d)及圖11(a)～圖11(d)，說明使用現(xiàn)有的浸液平板印刷術(shù)的圖案形成方法。
首先，準(zhǔn)備具有下面組成的陽(yáng)極型化學(xué)放大型抗蝕劑材料。
聚(降冰片烯-5-亞甲基-叔丁基羧酸酯)(50摩爾％)-(馬來酸酐)(50摩爾％)(基礎(chǔ)聚合物) 2克三苯基锍三氟鹽(triphenylsulfoniumtriflate酸發(fā)生劑)0.06克三乙醇胺(急冷劑)0.002克丙二醇單甲醚乙酸鹽(溶劑)20克接著，如圖10(a)所示，在基板1A上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜2。
接著，如圖10(b)所示，在抗蝕劑膜2和投影透鏡(未圖示)之間，配置折射率為1.44的浸液曝光用的水3，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的ArF激元激光器所生成的曝光光4經(jīng)第1掩模5照射到抗蝕劑膜2上的圖案曝光。
接著，如圖(c)所示，對(duì)進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜2，若通過輕便電爐在105℃的溫度下加熱了60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液來進(jìn)行顯影，則如圖10(d)所示，得到由抗蝕劑膜2的未曝光部分構(gòu)成、0.10μm線寬、具有良好形狀的第1抗蝕劑圖案2a。
接著，如圖11(a)所示，在基板1B上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜2。
接著，如圖11(b)所示，在抗蝕劑膜2和投影透鏡(未圖示)之間，配置折射率為1.44的浸液曝光用的水3，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的ArF激元激光器所生成的曝光光4，經(jīng)第2掩模5B，照射到抗蝕劑膜2上的圖案曝光。
接著，如圖11(c)所示，對(duì)進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜2，若通過輕便電爐在105℃的溫度下加熱了60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液來進(jìn)行顯影，則如圖11(d)所示，得到由抗蝕劑膜2的未曝光部分構(gòu)成、具有0.07μm線寬的第2抗蝕劑圖案2b。
非專利文獻(xiàn)1M.Switses and M.Rothschild，“l(fā)mmersion lithography at157nm”，J，Vac，Sci，Technol.，Vol.B19，P.2353(2001)可是，如圖11(d)所示，在使用現(xiàn)有的浸液平板印刷術(shù)的圖案形成方法中，線寬為0.10μm的第1抗蝕劑圖案的形狀良好，但線寬為0.07μm的第2抗蝕劑圖案2b的圖案形狀不好。
本申請(qǐng)發(fā)明者就通過浸液平板印刷術(shù)得到的抗蝕劑圖案的形狀變得不好的原因，反復(fù)各種研究，結(jié)果，判明第2抗蝕劑圖案2b是分辨力的極限。
然而，本申請(qǐng)發(fā)明者得到如下新知識(shí)，即僅提高曝光光的分辨力，焦點(diǎn)深度變淺，因焦點(diǎn)深度變淺，而不能得到良好形狀的抗蝕劑圖案。
為了謀求提高浸液平板印刷術(shù)的分辨力，例如，舉出提高浸液用的液體的折射率值，但為了通過僅提高折射率值，不論圖案的微小程度如何，始終在增大數(shù)值孔徑值的條件來曝光，所以隨著圖案的種類不同，引起數(shù)值孔徑值增大所導(dǎo)致的焦點(diǎn)深度降低。
一般地，分辨力由下式(1)表示。
分辨力＝K1·λ/NA...(1)這里，K1是由工藝條件或曝光光學(xué)系統(tǒng)決定的常數(shù)，λ是曝光光的波長(zhǎng)，NA是數(shù)值孔徑。因此，根據(jù)式(1)可知，通過縮短曝光光的波長(zhǎng)或增大數(shù)值孔徑值，分辨力本身的數(shù)值變小，即，分辨率提高。
相反，由于焦點(diǎn)深度與透鏡的數(shù)值孔徑NA的平方成反比而減小，所以分辨率越提高，焦點(diǎn)深度越急劇地變淺，難以聚焦。
浸液平板印刷術(shù)是一種曝光方法，即用折射率與空氣不同的材料、一般為水等液體，充滿曝光透鏡與抗蝕劑膜之間的空隙，來提高折射率值。結(jié)果，可增大曝光裝置的數(shù)值孔徑的值，可不縮短曝光光的波長(zhǎng)，得到高的分辨率。
可是，如上所述，若提高配置在曝光透鏡和抗蝕劑膜之間的液體的折射率值來提高分辨率，則存在焦點(diǎn)深度變淺的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有的問題，本發(fā)明的目的在于通過使浸液平板印刷術(shù)中分辨率的提高和焦點(diǎn)深度的維持同時(shí)實(shí)現(xiàn)，以良好地形成圖案形狀。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明構(gòu)成為，對(duì)浸液用的曝光方法，按照布置(layout)中的圖案尺寸，分別使用折射率值不同的多種浸液曝光用的液體。
首先，說明要求高分辨率的布置。
作為需要高分辨率的布置，例如是場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極圖案、第1層的布線圖案及電路集成密度高的電路圖案。另外，作為形狀，舉出長(zhǎng)寬比值大的孔圖案等。尤其是，在相鄰布線彼此的距離為0.25μm以下的布置、或與柵極電連接的接觸孔等圖案形成中所用的布置時(shí)，期望使用例如折射率值為1.56大小的浸液用的液體。
相反，作為不一定需要高分辨率的布置，舉出用于形成焊盤的孔圖案、或在上層形成的球狀布線圖案等布線寬度大的布置圖案。
因而，可以通過按照布置研究適當(dāng)?shù)恼凵渎?，在曝光時(shí)供給與研究后選擇的折射率對(duì)應(yīng)的浸液用的液體，進(jìn)行高精度的圖案形成。
本發(fā)明是基于上述知識(shí)而作成的，具體地通過下面的構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)。
涉及本發(fā)明的曝光裝置，具備在基板上形成的抗蝕劑膜上配置了液體的狀態(tài)下，將經(jīng)掩模的曝光光照射到抗蝕劑膜上的曝光部；和向曝光部供給液體的液體供給部，其特征在于，液體供給部具有分別容納折射率不同的多個(gè)液體的多個(gè)液體單元；和選擇該多個(gè)液體單元中的1個(gè)，向曝光部提供選擇的液體單元的液體的選擇單元。
根據(jù)本發(fā)明的曝光裝置，由于液體供給部選擇折射率不同的多個(gè)液體中的1種供給曝光部，所以可按照布置的圖案尺寸，分別使用折射率值不同的浸液用的液體。具體地說，在圖案尺寸較小、所謂微小圖案的曝光時(shí)，可使用折射率值相對(duì)大的液體。另一方面，在圖案尺寸較大、所謂粗略圖案的曝光時(shí)，可使用折射率值相對(duì)小的液體。由此，尺寸較小的圖案的分辨率提高。另外，尺寸較大的圖案曝光時(shí)的焦點(diǎn)深度不變淺，不論圖案尺寸的大小如何，均可得到良好的圖案形狀。
涉及本發(fā)明的曝光方法，其特征在于，具備在第1基板上形成的第1抗蝕劑膜上配置了第1液體的狀態(tài)下，在第1抗蝕劑膜上曝光第1圖案的工序；和在第2基板上形成的第2抗蝕劑膜上，在曝光與第1圖案相比，圖案尺寸不同的第2圖案時(shí)，在配置了具有與第1液體的折射率不同折射率的第2液體的狀態(tài)下，在第2抗蝕劑膜上曝光第2圖案的工序。
這時(shí)，優(yōu)選是第2圖案的圖案尺寸比第1圖案的大。另外，這時(shí)，優(yōu)選是第2液體的折射率比第1液體的折射率小。
根據(jù)本發(fā)明的曝光方法，例如在第2基板上形成的第2抗蝕劑膜上，在曝光圖案尺寸比第1圖案大的第2圖案時(shí)，在配置了具有與第1液體的折射率不同的折射率，例如比第1液體小的折射率的第2液體的狀態(tài)下，在第2抗蝕劑膜上曝光第2圖案。由此，為了提高第1圖案的分辨率，既便充分增大第1液體的折射率值，圖案尺寸比第1圖案大的第2圖案曝光時(shí)的焦點(diǎn)深度也不變淺。結(jié)果，不論圖案密度的大小，均可得到良好的圖案形狀。尤其是，隨著器件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化及微小化推進(jìn)，引起布線層的多層化推進(jìn)，在各布線層間需要不同尺寸的圖案，所以在盡可能確保焦點(diǎn)深度的同時(shí)、執(zhí)行與各圖案尺寸相符的曝光是有效的。
涉及本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具備在第1基板上形成第1抗蝕劑膜的工序；在第1抗蝕劑膜上配置了第1液體的狀態(tài)下，對(duì)第1抗蝕劑膜，照射隔著具有第1圖案的第1掩模的曝光光，進(jìn)行第1圖案曝光的工序；對(duì)進(jìn)行了第1圖案曝光的第1抗蝕劑膜進(jìn)行顯影，形成第1抗蝕劑圖案的工序；在第2基板上形成第2抗蝕劑膜的工序；在第2抗蝕劑膜上，在配置了折射率與第1液體不同的第2液體的狀態(tài)下，對(duì)第2抗蝕劑膜，照射隔著具有第2圖案的第2掩模的曝光光，進(jìn)行第2圖案曝光的工序；和對(duì)進(jìn)行了第2圖案曝光的第2抗蝕劑膜進(jìn)行顯影，形成第2抗蝕劑圖案的工序。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，除在第1抗蝕劑膜上配置了第1液體的狀態(tài)下進(jìn)行第1圖案曝光的工序之外，還在第2抗蝕劑膜上，在配置了折射率與第1液體不同的第2液體的狀態(tài)下進(jìn)行第2圖案曝光。由此，例如，在圖案尺寸較小的第1圖案的曝光時(shí)，可使用折射率值相對(duì)大的液體。另一方面，在圖案尺寸比第1圖案大的第2圖案的曝光時(shí)，可使用折射率值比第1液體小的第2液體。因此，圖案尺寸小的第1圖案的分辨率(析像度)提高，另外，圖案尺寸比第1圖案大的第2圖案曝光時(shí)的焦點(diǎn)深度不變淺。結(jié)果，不論圖案尺寸的大小，均可得到良好的圖案形狀。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，優(yōu)選是在第2圖案的圖案尺寸比第1圖案大時(shí)，第2液體的折射率比第1液體的折射率小。
在本發(fā)明的曝光方法或半導(dǎo)體裝置的制造方法中，第1基板和第2基板也可以是同一基板。
在本發(fā)明的曝光方法或半導(dǎo)體裝置的制造方法中，對(duì)于具有互不相同的圖案密度的第1圖案及第2圖案，使用具有各不相同的折射率的液體來形成圖案也是有效的。尤其是，對(duì)密度大的圖案，由于存在許多圖案彼此的間隔窄的區(qū)域，所以需要高分辨率，因此優(yōu)選是使用具有較高折射率的液體。
在涉及本發(fā)明的曝光裝置、曝光方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法中的浸液用的液體，可使用水、包含添加物的水或全氟聚醚。
這時(shí)的添加物可以使用例如硫酸銫或乙醇。
另外，涉及本發(fā)明的曝光裝置、曝光方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法中的曝光光，可以使用KrF激元激光、Xe2激光、ArF激元激光、F2激光、KrAr激光或Ar2激光。
涉及本發(fā)明的曝光裝置、曝光方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法，不論圖案尺寸的大小如何，均可得到良好的圖案形狀。


圖1(a)是表示本發(fā)明的基于浸液平板印刷術(shù)的半導(dǎo)體制造裝置的框(系統(tǒng))圖，(b)是表示半導(dǎo)體制造裝置的浸液用液體供給部的框圖。
圖2是表示涉及本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置中圖案曝光部的主要部分的模式構(gòu)成截面圖。
圖3(a)～(d)是表示涉及本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖4(a)～(d)是表示涉及本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖5(a)～(d)是表示涉及本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖6(a)～(d)是表示涉及本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖7(a)～(d)是表示涉及本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖8(a)～(d)是表示涉及本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖9(a)～(d)是表示涉及本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖10(a)～(d)是表示基于現(xiàn)有的浸液平板印刷術(shù)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖11(a)～(d)是表示基于現(xiàn)有的浸液平板印刷術(shù)的半導(dǎo)體裝置的制造方法的各工序的截面圖。
圖中10-半導(dǎo)體制造裝置，20-圖案曝光部，21-照明光學(xué)系統(tǒng)，22-投影透鏡，23-晶片工作臺(tái)，24-平臺(tái)，30-浸液用液體供給部，31-選擇單元，31a-液體單元，31b-液體單元，31c-液體單元，31d-液體單元，31e-液體單元，40-掩模支架，50-掩模布置檢查單元，60-控制部，70A-晶片，70B-晶片，70C-晶片，71-浸液用的液體，71A-第1液體(水)，71B-第2液體(添加硫酸銫)，71C-第2液體(添加乙醇)，71D-第3液體(添加硫酸銫)，71E-第1液體(添加硫酸銫)，71D-第2液體(添加硫酸銫)，72-掩模，102-抗蝕劑膜，102a-第1抗蝕劑圖案，102b-第2抗蝕劑圖案，102c-第3抗蝕劑圖案104-曝光光具體實(shí)施方式
(第1實(shí)施方式)下面，參照附圖來說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式。
圖1(a)是表示涉及本發(fā)明的第1實(shí)施方式的基于浸液平板印刷術(shù)的半導(dǎo)體制造裝置的系統(tǒng)構(gòu)成，(b)是表示半導(dǎo)體制造裝置的浸液用液體供給部的塊構(gòu)成。
如圖1(a)所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置10具有在晶片上的抗蝕劑膜上曝光圖案的圖案曝光部20；向該圖案曝光部20供給浸液用的液體的浸液用液體供給部30；和判定使用的掩模(叉線)的圖案的控制部60。
從暫時(shí)容納分別轉(zhuǎn)印了設(shè)計(jì)圖案的多個(gè)掩模的掩模支架40，將曝光時(shí)使用的掩模搬運(yùn)圖案曝光部20。各掩模，在由掩模布置檢查單元50接受所定的檢查之后，容納于掩模支架40。
控制部60取得在容納于掩模支架40并搬運(yùn)到圖案曝光部20的每個(gè)掩模上轉(zhuǎn)印的圖案尺寸的信息。根據(jù)該取得的信息，選擇具有對(duì)應(yīng)于圖案尺寸的大小(尺寸)的適當(dāng)值的折射率的浸液用的液體，向浸液用液體供給部30輸出其選擇指令。
圖1(b)表示浸液用液體供給部30的構(gòu)成例。如圖1(b)所示，在浸液用液體供給部30中，設(shè)置有容納折射率值各不相同的多個(gè)，例如5種各液體單元31a～31b的選擇單元31。
圖2模式地表示涉及本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置10的截面構(gòu)成。如圖2所示，將涉及本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置10設(shè)置在容器20內(nèi)。半導(dǎo)體制造裝置10備有安裝在晶片工作臺(tái)23上，作為在晶片70上涂布的抗蝕劑膜(未圖示)上曝光設(shè)計(jì)圖案的光源的照明光學(xué)系統(tǒng)21；和將保持晶片70的晶片工作臺(tái)23，在可移動(dòng)狀態(tài)下保持的平臺(tái)24。在照明光學(xué)系統(tǒng)21的下方，配置有具有轉(zhuǎn)印到抗蝕劑膜上的設(shè)計(jì)圖案的掩模(叉線)72。透過掩模72射入的，來自照明光學(xué)系統(tǒng)21的曝光光，經(jīng)浸液用的液體71，投影到晶片70上的抗蝕劑膜上。在曝光時(shí)，配置成投影透鏡22和浸液用液體71互相接觸。
在曝光時(shí)，從浸液用液體供給部30中容納的多個(gè)液體單元31a、31b等，向晶片70上的抗蝕劑膜上，選擇地供給增大照明光學(xué)系統(tǒng)21的數(shù)值孔徑的浸液用的液體71。這時(shí)，配置成供給的液體71與投影透鏡22的液面接觸。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置(曝光裝置)，由于浸液用液體供給部30選擇后供給折射率不同的多個(gè)液體中的1種，所以可按照掩模72中圖案尺寸的大小，分別使用折射率值不同的浸液用的液體。因此，在圖案尺寸較小的圖案曝光時(shí)，可使用折射率值相對(duì)大的液體，而在圖案尺寸較大的圖案曝光時(shí)，可使用折射率值相對(duì)小的液體。由此，除尺寸較小的圖案的分辨率提高之外，尺寸較大的圖案曝光時(shí)的焦點(diǎn)深度不變淺，不論圖案尺寸的大小，均可得到良好的圖案形狀。
下面，參照?qǐng)D3(a)～圖3(d)及圖4(a)～圖4(d)，說明根據(jù)使用本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法(圖案形成方法)。
首先，準(zhǔn)備具有下面組成的陽(yáng)極型化學(xué)放大型抗蝕劑材料。
聚(降冰片烯-5-亞甲基-叔丁基羧酸酯)(50摩爾％)-(馬來酸酐)(50摩爾％)(基礎(chǔ)聚合物)2克三苯基锍三氟鹽(酸發(fā)生劑) 0.06克三乙醇胺(急冷劑) 0.002克丙二醇單甲醚乙酸鹽(溶劑) 20克接著，如圖3(a)所示，在基板70A上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜102。
接著，如圖3(b)所示，在抗蝕劑膜102和投影透鏡22之間，配置由折射率為1.44的水構(gòu)成的浸液用的第1液體71A，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的ArF激元激光器所生成的曝光光104，經(jīng)第1掩模(未圖示)，照射到抗蝕劑膜102上的圖案曝光。另外，預(yù)先由控制部60判定第1掩模的圖案尺寸是否較大，其結(jié)果，選擇水作為浸液用的液體，供給第1液體71A。這里，說明控制部60中圖案曝光前的掩模圖案的判定內(nèi)容。在控制部60中，在進(jìn)行圖案曝光之前，對(duì)在曝光時(shí)使用的掩模，檢驗(yàn)布置圖案的配置平衡有無偏移或布線寬度的大小等。另外，比較與前次曝光時(shí)使用的掩模圖案的不同，作為浸液用的液體，檢驗(yàn)適當(dāng)?shù)恼凵渎?。另外，若控制?0中的掩模判定在每次曝光前進(jìn)行，則可更確實(shí)地檢驗(yàn)適當(dāng)?shù)恼凵渎省Ａ硗?，不在每次曝光前進(jìn)行，而與交換掩模的定時(shí)一致進(jìn)行掩模的判定時(shí)，則在使用同一掩模時(shí)可以省略曝光前的判定(檢驗(yàn))，所以生產(chǎn)率提高。
接著，如圖3(c)所示，對(duì)進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜102，若通過輕便電爐(hot plate)在105℃的溫度下加熱60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液進(jìn)行顯影，則如圖3(d)所示，得到由抗蝕劑膜102的未曝光部分構(gòu)成，并具有0.10μm線寬的形狀良好的第1抗蝕劑圖案102a。
接著，如圖4(a)所示，在基板70B上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜102。
接著，如圖4(b)所示，在抗蝕劑膜102和投影透鏡22之間，配置以5wt％的濃度向水中添加硫酸銫(CsSO4)，以使折射率為1.56的浸液用的第2液體71B，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的激元激光器所生成的曝光光104，經(jīng)第2掩模(未圖示)，照射到抗蝕劑膜102上的圖案曝光。這里，預(yù)先由控制部60判定第2掩模的圖案尺寸是否較小，其結(jié)果，向第2液體71B中選擇并供給添加了硫酸銫的水。
接著，如圖4(c)所示，對(duì)進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜102，若通過輕便電爐在105℃的溫度下加熱60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液進(jìn)行顯影，則如圖4(d)所示，得到由抗蝕劑膜102的未曝光部分構(gòu)成，并具有0.07μm線寬的形狀良好的第2抗蝕劑圖案102b。
這樣，根據(jù)第1實(shí)施方式，在進(jìn)行使用第1掩模的第1圖案曝光、和使用具有比第1掩模的圖案尺寸小的圖案尺寸的第2掩模的第2圖案曝光時(shí)，使用第1圖案曝光用的折射率值為1.44的第1液體71A和第2圖案曝光用的折射率值為1.56的第2液體71B。由此，由于在第1圖案曝光時(shí)焦點(diǎn)深度不變淺，所以圖案尺寸大的第1抗蝕劑圖案102a曝光時(shí)的焦點(diǎn)容易聚合，圖案形狀變得良好。由此，由于在第2圖案曝光時(shí)使用折射率比第1液體71A大的第2液體71B，所以第2抗蝕劑圖案102b的圖案形狀變得良好。因而，不論圖案尺寸的大小，均可得到良好形狀的抗蝕劑圖案。
(第2實(shí)施方式)下面，參照?qǐng)D5(a)～圖5(d)、圖6(a)～圖6(d)及圖7(a)～圖7(d)，說明根據(jù)使用了本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法(圖案形成方法)。
首先，準(zhǔn)備具有下面組成的陽(yáng)極型化學(xué)放大型抗蝕劑材料。
聚(降冰片烯-5-亞甲基-叔丁基羧酸酯)(50摩爾％)-(馬來酸酐)(50摩爾％)(基礎(chǔ)聚合物)2克三苯基锍三氟鹽(酸發(fā)生劑) 0.06克三乙醇胺(急冷劑) 0.002克丙二醇單甲醚乙酸鹽(溶劑) 20克接著，如圖5(a)所示，在基板70A上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜102。
接著，如圖5(b)所示，在抗蝕劑膜102和投影透鏡22之間，配置由折射率為1.44的由水構(gòu)成的浸液用的第1液體71A，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的ArF激元激光器所生成的曝光光104經(jīng)第1掩模(未圖示)照射到抗蝕劑膜102上的圖案曝光。這里，預(yù)先由控制部60判定第1掩模的圖案尺寸是否較大，其結(jié)果，選擇水，提供給第1液體71A。
接著，如圖5(c)所示，對(duì)進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜102，若通過輕便電爐在105℃的溫度下加熱60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液進(jìn)行顯影，則如圖5(d)所示，得到由抗蝕劑膜102的未曝光部分構(gòu)成，并具有0.10μm線寬的形狀良好的第1抗蝕劑圖案102a。
接著，如圖6(a)所示，在基板70B上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜102。
接著，如圖6(b)所示，在抗蝕劑膜102和投影透鏡22之間，配置以5wt％的濃度向水中添加乙醇(C2H5OH)，以使折射率為1.49的浸液用的第2液體71C，，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的激元激光器所生成的曝光光104，經(jīng)第2掩模(未圖示)，照射到抗蝕劑膜102上的圖案曝光。這里，預(yù)先由控制部60判定第2掩模的圖案尺寸是否比第1掩模的圖案尺寸小，其結(jié)果，選擇添加了乙醇的水，提供給第2液體71C。
接著，如圖6(c)所示，對(duì)進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜102，若通過輕便電爐在105℃的溫度下加熱60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液進(jìn)行顯影，則如圖6(d)所示，得到由抗蝕劑膜102的未曝光部分構(gòu)成，并具有0.08μm線寬的形狀良好的第2抗蝕劑圖案102b。
接著，如圖7(a)所示，在基板70C上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜102。
接著，如圖7(b)所示，在抗蝕劑膜102和投影透鏡22之間，配置以5wt％的濃度向水中添加硫酸銫(CsSO4)，以使折射率為1.56的浸液用的第3液體71D，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的激元激光器所生成的曝光光104，經(jīng)第2掩模(未圖示)，照射到抗蝕劑膜102上的圖案曝光。這里，預(yù)先由控制部60判定第3掩模的圖案尺寸是否比第2掩模的圖案尺寸小，其結(jié)果，向第3液體71D中選擇并供給添加了硫酸銫的水。
接著，如圖7(c)所示，對(duì)進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜102，若通過輕便電爐在105℃的溫度下加熱60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液進(jìn)行顯影，則如圖7(d)所示，得到由抗蝕劑膜102的未曝光部分構(gòu)成，并具有0.07μm線寬的形狀良好的第3抗蝕劑圖案102c。
這樣，根據(jù)第2實(shí)施方式，在進(jìn)行使用第1掩模的第1圖案曝光、使用具有比第1掩模的圖案尺寸小的圖案尺寸的第2掩模的第2圖案曝光、和使用具有比第2掩模的圖案尺寸小的圖案尺寸的第3掩模的第3圖案曝光時(shí)，使用第1圖案曝光用的折射率值為1.44的第1液體71A、第2圖案曝光用的折射率值為1.49的第2液體71B、和第3圖案曝光用的折射率值為1.56的第3液體71D。由此，由于在第1圖案曝光時(shí)焦點(diǎn)深度不變淺，所以圖案尺寸大的第1抗蝕劑圖案102a的圖案形狀變得良好。并且，由于在第2圖案曝光時(shí)及第3圖案曝光時(shí)，分別使用折射率比第1液體71A大的第2液體71C和折射率比該第2液體71C大的第3液體71D，所以第2抗蝕劑圖案102b及第3抗蝕劑圖案102c的圖案形狀也分別變得良好。因而，不論圖案尺寸的大小，均可得到良好形狀的抗蝕劑圖案。
(第3實(shí)施方式)下面，說明使用涉及本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
在第2實(shí)施方式中，在使浸液用的液體具有不同的折射率時(shí)，采用變換添加劑的組成的方法，但在第3實(shí)施方式中，采用通過對(duì)同一添加劑改變其添加量，使浸液用的液體的折射率不同的方法。由此，可不考慮組成不同的多種浸液用的液體，而供給具有多種折率的浸液用的液體。
尤其是，通過控制加入液體中的添加劑的量，可供給折射率差異微小的液體，所以在希望在微小范圍內(nèi)調(diào)整折射率的情況下有用。
因此，在圖案寬度與布置大大不同時(shí)，如第2實(shí)施方式那樣，從折射率不同的多個(gè)液體中選擇，圖案寬度與布置的變化微小，當(dāng)需要在窄的范圍內(nèi)調(diào)整折射率值時(shí)，可通過調(diào)整添加劑的添加量稍稍改變折射率值。其結(jié)果，可以以最佳的狀態(tài)對(duì)每個(gè)布置進(jìn)行圖案的形成。
這里，將各曝光時(shí)使用的浸液用的液體容納在圖1(b)所示的浸液用液體供給部30的液體單元31a等中，與曝光時(shí)的圖案相一致，適當(dāng)提供從選擇單元31中選擇的浸液用的液體。在將浸液用的液體容納于各液體單元31a、31b等期間，尤其是就添加了添加劑的液體而言，期望具備能定期攪拌這些液體的部件。
下面，參照?qǐng)D8(a)～圖8(d)及圖9(a)～圖9(d)，說明根據(jù)使用了本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法(圖案形成方法)。
首先，準(zhǔn)備具有下面組成的陽(yáng)極型化學(xué)放大型抗蝕劑材料。
聚(降冰片烯-5-亞甲基-叔丁基羧酸酯)(50摩爾％)-(馬來酸酐)(50摩爾％)(基礎(chǔ)聚合物) 2克三苯基锍三氟鹽(酸發(fā)生劑) 0.06克三乙醇胺(急冷劑) 0.002克丙二醇單甲醚乙酸鹽(溶劑) 20克接著，如圖8(a)所示，在基板70A上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜102。
接著，如圖8(b)所示，在抗蝕劑膜102和投影透鏡22之間，配置以3wt％的濃度向水中添加硫酸銫(CsSO4)，以使折射率為1.51的浸液用的第1液體71E，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的ArF激元激光器所生成的曝光光104，經(jīng)第1掩模(未圖示)，照射到抗蝕劑膜102上的圖案曝光。這里，預(yù)先由控制部60判定第1掩模的圖案尺寸是否較大，其結(jié)果，選擇添加了硫酸銫，并將折射率設(shè)定為1.51的水，提供給第1液體71E。
接著，如圖8(c)所示，對(duì)進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜102，若通過輕便電爐在105℃的溫度下加熱60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液進(jìn)行顯影，則如圖8(d)所示，得到由抗蝕劑膜102的未曝光部分構(gòu)成并具有0.10μm線寬的形狀良好的第1抗蝕劑圖案102a。
接著，如圖9(a)所示，在基板70B上涂布所述化學(xué)放大型抗蝕劑材料，形成具有0.35μm厚度的抗蝕劑膜102。
接著，如圖9(b)所示，在抗蝕劑膜102和投影透鏡22之間，配置以6wt％的濃度向水中添加硫酸銫(CsSO4)，以使折射率為1.58的浸液用的第2液體71F，在該狀態(tài)下，進(jìn)行將NA為0.68的激元激光器所構(gòu)成的曝光光104，經(jīng)第2掩模(未圖示)，照射到抗蝕劑膜102上的圖案曝光。這里，預(yù)先由控制部60判定第2掩模的圖案尺寸是否比第1掩模的圖案尺寸小，其結(jié)果，選擇添加了硫酸銫并使折射率設(shè)定為1.58的水，提供給第2液體71F。
接著，如圖9(c)所示，對(duì)于進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕劑膜102，若通過輕便電爐在105℃的溫度下加熱60秒之后，由濃度為0.26N的四甲銨氫氧化物顯影液進(jìn)行顯影，則如圖9(d)所示，得到由抗蝕劑膜102的未曝光部分構(gòu)成，具有0.07μm線寬的形狀良好的第2抗蝕劑圖案102b。
這樣，根據(jù)第3實(shí)施方式，在進(jìn)行使用第1掩模的第1圖案曝光、和使用具有比第1掩模的圖案尺寸小的圖案尺寸的第2掩模的第2圖案曝光時(shí)，使用第1圖案曝光用的折射率值為1.51的第1液體71E-和第2圖案曝光用的折射率值為1.58的第2液體71F。由此，由于在第1圖案曝光時(shí)焦點(diǎn)深度不變淺，所以圖案尺寸大的第1抗蝕劑圖案102a的圖案形狀變得良好。并且，由于在第2圖案曝光時(shí)使用折射率比第1液體71E大的第2液體71F，所以第2抗蝕劑圖案102b的圖案形狀也變得良好。因而，不論圖案尺寸的大小，均可得到良好形狀的抗蝕劑圖案。
另外，在第1～第3實(shí)施方式中使用的浸液用的液體可使用全氟聚醚或包含添加物的全氟聚醚，來替代水或包含添加物的水。
另外，在第1～第3實(shí)施方式中的曝光光線可使用KrF激元激光、Xe2激光、F2激光、KrAr激光或Ar2激光，來替代ArF激元激光。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性涉及本發(fā)明的曝光裝置、曝光方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法具有不論圖案密度的大小(疏密)，均可得到良好的圖案形狀的效果，在半導(dǎo)體裝置的制造工藝等中是有用的。
權(quán)利要求
1.一種曝光裝置，其特征在于具備在基板上形成的抗蝕劑膜上配置了液體的狀態(tài)下，將經(jīng)掩模的曝光光照射到所述抗蝕劑膜上的曝光部；和向所述曝光部供給所述液體的液體供給部，所述液體供給部具有分別容納折射率不同的多個(gè)液體的多個(gè)液體單元；和選擇該多個(gè)液體單元中的1個(gè)，向所述曝光部供給選擇到的液體單元的液體的選擇單元。
2.一種曝光方法，其特征在于，備有在第1基板上形成的第1抗蝕劑膜上配置了第1液體的狀態(tài)下，在所述第1抗蝕劑膜上曝光第1圖案的工序；和在第2基板上形成的第2抗蝕劑膜上，在曝光與所述第1圖案相比圖案尺寸不同的第2圖案時(shí)，在配置具有與所述第1液體的折射率不同折射率的第2液體的狀態(tài)下，在所述第2抗蝕劑膜上曝光所述第2圖案的工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光方法，其特征在于所述第2圖案的圖案尺寸比所述第1圖案的大。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的曝光方法，其特征在于所述第2液體的折射率比所述第1液體的折射率小。
5.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，備有在第1基板上形成第1抗蝕劑膜的工序；在所述第1抗蝕劑膜上配置了第1液體的狀態(tài)下，對(duì)所述第1抗蝕劑膜，照射經(jīng)具有第1圖案的第1掩模的曝光光，進(jìn)行第1圖案曝光的工序；對(duì)進(jìn)行了第1圖案曝光的所述第1抗蝕劑膜進(jìn)行顯影，形成第1抗蝕劑圖案的工序；在第2基板上形成第2抗蝕劑膜的工序；在所述第2抗蝕劑膜上配置了折射率與所述第1液體不同的第2液體的狀態(tài)下，對(duì)所述第2抗蝕劑膜，照射經(jīng)具有第2圖案的第2掩模的曝光光，進(jìn)行第2圖案曝光的工序；和對(duì)進(jìn)行了第2圖案曝光的所述第2抗蝕劑膜進(jìn)行顯影，形成第2抗蝕劑圖案的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述第2圖案的圖案尺寸比所述第1圖案的大，且所述第2液體的折射率比所述第1液體的折射率小。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光方法，其特征在于所述第1基板與所述第2基板是同一基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述第1基板與所述第2基板是同一基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光方法，其特征在于所述第1圖案與所述第2圖案的圖案密度不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于；所述第1圖案與所述第2圖案的圖案密度不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于所述液體是水、包含添加物的水或全氟聚醚。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的曝光裝置，其特征在于所述添加物是硫酸銫或乙醇。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光方法，其特征在于所述第1液體及第2液體是水、包含添加物的水或全氟聚醚。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的曝光方法，其特征在于所述添加物是硫酸銫或乙醇。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述第1液體及所述第2液體是水、包含添加物的水或全氟聚醚。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于；所述添加物是硫酸銫或乙醇。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于所述曝光光是KrF激元激光、Xe2激光、ArF激元激光、F2激光、KrAr激光或Ar2激光。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光方法，其特征在于在所述曝光中使用的光源是KrF激元激光、Xe2激光、ArF激元激光、F2激光、KrAr激光或Ar2激光。
19.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述曝光光是KrF激元激光、Xe2激光、ArF激元激光、F2激光、KrAr激光或Ar2激光。
全文摘要
一種曝光裝置，在曝光部(20)中，在晶片(70)上形成的抗蝕劑膜上配置了浸液用的液體(71)的狀態(tài)下，將經(jīng)掩模(72)的曝光光照射到抗蝕劑膜上，浸液用液體供給部(30)向圖案曝光部(20)供給液體。該液體供給部(30)從多個(gè)液體單元(31a、31b)等中，選擇折射率不同的多個(gè)液體(71)中的1個(gè)供給至晶片(71)上。通過使浸液平板印刷術(shù)中分辨率的提高和焦點(diǎn)深度的維持同時(shí)實(shí)現(xiàn)，可良好地構(gòu)成圖案形狀。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1725111SQ200510083389
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤政孝, 笹子勝 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社