專利名稱：半導(dǎo)體制造裝置及圖樣形成方法
相關(guān)申請(qǐng)的前后參照此申請(qǐng)依照35U.S.C.§119要求享有2004年5月17日在日本遞交的專利申請(qǐng)2004-146219的優(yōu)先權(quán)，在此由于提及而將其全文引入。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)涉及一種用于半導(dǎo)體設(shè)備的制造工藝或類似過(guò)程的半導(dǎo)體制造裝置，以及使用該裝置形成圖樣的方法。
隨著半導(dǎo)體集成電路集成度及半導(dǎo)體設(shè)備尺寸縮小化的程度不斷提高，日益需要進(jìn)一步迅速發(fā)展平版印刷術(shù)。當(dāng)前，圖樣形成是用水銀燈、KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光或類似物的曝光光線經(jīng)影印平版印刷術(shù)進(jìn)行的，維持在較短波長(zhǎng)的F2激光的使用正在被檢驗(yàn)。然而，由于大量問(wèn)題還存在于曝光系統(tǒng)及光致抗蝕材料中，采用較短波長(zhǎng)的曝光光線的影印平版印刷術(shù)還未付諸實(shí)際應(yīng)用。
在這種情況下，近來(lái)提議將浸漬平版印刷術(shù)(immersionlithography)通過(guò)使用傳統(tǒng)的曝光光線用于實(shí)現(xiàn)圖樣的進(jìn)一步精制(例如參見(jiàn)M.Switkes and M.Rothschild“Immersion Lithography at157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，第B19卷，第2353頁(yè)(2001))。
在浸漬平版印刷術(shù)中，曝光系統(tǒng)中夾在投影透鏡和在晶片上形成的抗蝕膜之間的區(qū)域用具有折射率n(而n＞1)的液體填充，因而曝光系統(tǒng)的NA(數(shù)字光圈)具有值n·NA。從而可以改進(jìn)抗蝕膜的辨析率。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D7A-7D描述采用浸漬平版印刷術(shù)的傳統(tǒng)圖樣形成方法。
首先，制備具有下列組成的陽(yáng)性化學(xué)增強(qiáng)的抗蝕材料
聚合物基料聚((降冰片烯-5-亞甲基-叔丁羧酸酯)(50mol％)-(馬來(lái)酸酐)(50mol％)) ...2g酸引發(fā)劑三苯基锍triflate...0.04g淬滅劑三乙醇胺 ...0.002g溶劑丙二醇單甲基醚醋酸酯...20g接著，如圖7A中所示，將前述化學(xué)增強(qiáng)的抗蝕材料涂覆在基底1上以形成厚度為0.35μm的抗蝕膜2。
然后，如圖7B中所示，在抗蝕膜2上覆水3，使ArF準(zhǔn)分子激光的NA為0.68的曝光光線4穿過(guò)遮光框5照射抗蝕膜2來(lái)進(jìn)行圖樣的曝光。
圖樣曝光后，如圖7C中所示，用電熱板在105℃的溫度下烘焙抗蝕膜260秒鐘，用2.38wt％氫氧化四甲基銨顯影劑使所得的抗蝕膜顯影。以此方式，如圖7D中所示，形成由抗蝕膜2的未曝光部份組成并且具有0.09μm譜線寬度的抗蝕圖樣2a。
發(fā)明概述然而，如圖7D中所示，由常規(guī)圖樣形成方法形成的抗蝕圖樣2a形狀有缺陷。
本發(fā)明采用各種方式研究了由常規(guī)浸漬平版印刷術(shù)形成的抗蝕圖樣形狀有缺陷的原因，結(jié)果有以下發(fā)現(xiàn)由于低分子量化合物例如酸引發(fā)劑或淬滅劑從抗蝕膜2洗脫到覆蓋在抗蝕膜2上的水3中，或由于水3滲透到抗蝕膜2中，所以抗蝕膜不能表現(xiàn)出期望的性能。例如，在圖7D所示的情形中，抗蝕圖樣2a具有帶T型頂部的缺陷形狀大概是由于在抗蝕膜2的曝光部份與未曝光部份之間的界面上酸引發(fā)劑的濃度較低。相反，當(dāng)用于使酸引發(fā)劑失活的淬滅劑的濃度降低時(shí)，所得抗蝕圖樣2a具有帶圓肩的缺陷形狀。
在這兩種情形中，當(dāng)將具有如此缺陷形狀的抗蝕圖樣2a用作蝕刻靶膜時(shí)，所得靶膜的圖樣形狀也有缺陷，這在制造半透膜設(shè)備的工藝中不利地降低生產(chǎn)率和產(chǎn)量。
考慮到前述的傳統(tǒng)問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是通過(guò)防止用在浸漬平版印刷術(shù)中的液體對(duì)抗蝕膜的影響來(lái)形成精細(xì)的抗蝕圖樣。
基于前述的研究結(jié)果，本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)防止施加在抗蝕劑上的液體電離，可以防止包含在抗蝕劑內(nèi)的低分子量組分例如酸引發(fā)劑或淬滅劑洗脫進(jìn)入液體以及液體滲透進(jìn)入抗蝕劑，該液體是在曝光期間施加到抗蝕膜上以提高曝光光線的數(shù)字光圈。反之，當(dāng)液體具有電離度時(shí)，液體和酸引發(fā)劑或淬滅劑之間的相容性較大，從而從抗蝕劑到液體的洗脫被增強(qiáng)；并且，液體與極性部分例如抗蝕劑的聚合物之間的相容性也較大，從而液體到抗蝕劑的滲透也被增強(qiáng)。
本發(fā)明基于上述的研究結(jié)果而設(shè)計(jì)，并且根據(jù)本發(fā)明，防止了施加在抗蝕膜上的液體的電離從而抗蝕膜可以保持其期望的性能。具體地說(shuō)，本發(fā)明如下實(shí)施本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置包括一液體供應(yīng)部件，用以供應(yīng)待施加到平臺(tái)上的液體，該平臺(tái)上置有帶抗蝕膜的基底；一曝光部件，用以使曝光光線穿過(guò)遮光框照射平臺(tái)上的抗蝕膜，該抗蝕膜上施加有液體；一電離防止部件，用以防止液體的電離。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置中，可以防止施加在抗蝕膜上的液體的電離，由此，曝光期間可以防止抗蝕膜的低分子量組分洗脫進(jìn)入液體以及液體滲透進(jìn)入抗蝕膜。因而，可以防止用于浸漬平版印刷術(shù)的液體對(duì)抗蝕劑的影響，從而保持抗蝕劑的期望性能。結(jié)果，可以形成形狀優(yōu)良的精細(xì)圖樣。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置中，電離防止部件優(yōu)選包含惰性氣體供應(yīng)部件，用以至少在施加于平臺(tái)上的液體附近提供惰性氣氛。當(dāng)由此使液體置于惰性氣氛時(shí)，液體決不與空氣直接接觸，從而，二氧化碳?xì)怏w(CO2)不會(huì)溶解在液體中。由此可以防止液體被溶解在液體中的二氧化碳?xì)怏w生成的碳酸(H2CO3)電離。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置中，電離防止部件優(yōu)選包含脫碳部件，用以從至少在施加于平臺(tái)上的液體附近的氣氛中除去二氧化碳?xì)怏w。當(dāng)由此從至少在施加于平臺(tái)上的液體附近的氣氛中除去二氧化碳?xì)怏w時(shí)，即使液體與空氣接觸，由于空氣中所含的二氧化碳?xì)怏w已經(jīng)被除去，也能夠防止液體被溶解在液體中的二氧化碳?xì)怏w所生成的碳酸電離。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置中，電離防止部件優(yōu)選包含一超純水產(chǎn)生部件，用以接收來(lái)自液體供應(yīng)部件的液體并將其轉(zhuǎn)變成超純水。當(dāng)施加在平臺(tái)上的液體如此被充分消電離時(shí)，即使與空氣接觸，該消電離液體的電離也極小。
在此情形下，優(yōu)選電離防止部件將液體的電導(dǎo)率調(diào)整為0.03μs/cm或更少。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置包含惰性氣體供應(yīng)部件的情形下，惰性氣氛可以包含氮?dú)?、氬氣和氖氣中的至少一種。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置包含脫碳部件的情形下，脫碳部件可以是水滑石。應(yīng)當(dāng)指出水滑石是一種具有層狀結(jié)構(gòu)，典型組成為Mg6Al2(OH)16·O3·H2O的化合物。
本發(fā)明的第一種圖樣形成方法包括步驟在基底上形成抗蝕膜；獲得一種氣氛，在該氣氛中至少在施有液體的區(qū)域之外的抗蝕膜附近液體被最小化地電離；通過(guò)用曝光光線選擇性照射抗蝕膜來(lái)實(shí)施圖樣曝光，處于所述氣氛中的抗蝕膜上施有液體；以及圖樣曝光后通過(guò)使抗蝕膜顯影來(lái)形成抗蝕劑圖樣，這種方法被采用在這樣的半導(dǎo)體制造裝置中該裝置包含一個(gè)平臺(tái)，用以放置帶有抗蝕膜的基底；一曝光部件，用以使曝光光線穿過(guò)遮光框照射抗蝕膜，在平臺(tái)上的抗蝕膜上施有液體。
在第一種圖樣形成方法中，由于至少在施有液體的區(qū)域之外的抗蝕膜附近獲得了液體電離最小化的氣氛，因此可以防止施加在抗蝕膜上的液體電離。從而在圖樣曝光期間，可以防止抗蝕膜的低分子量組分洗脫進(jìn)入液體以及液體滲透進(jìn)入抗蝕膜。結(jié)果，可以防止用于浸漬平版印刷術(shù)的液體對(duì)抗蝕劑的影響，從而保持抗蝕劑的期望性能。由此，可以形成形狀優(yōu)良的精細(xì)圖樣。
在第一種圖樣形成方法中，獲得液體在其中最小化電離的氣氛的步驟優(yōu)選包含將惰性氣體供應(yīng)到抗蝕膜上的子步驟。曝光期間液體由此暴露于惰性氣體時(shí)，液體決不與空氣接觸，從而含在空氣中的二氧化碳?xì)怏w不溶解在液體中。由此，可以防止液體被碳酸電離。
在第一種圖樣形成方法中，獲得液體在其中最小化電離的氣氛的步驟優(yōu)選包含在抗蝕膜上提供惰性氣體氣氛的子步驟。
在第一種圖樣形成方法中，獲得液體在其中最小化電離的氣氛的步驟優(yōu)選包含使惰性氣體在抗蝕膜上流動(dòng)的子步驟。
在第一種圖樣形成方法中，獲得液體在其中最小化電離的氣氛的步驟優(yōu)選包含從抗蝕膜上的氣氛中除去二氧化碳?xì)怏w的子步驟。當(dāng)二氧化碳?xì)怏w由此從抗蝕膜上的氣氛中除去時(shí)，即使液體與該空氣接觸，二氧化碳?xì)怏w也不溶于液體中。從而防止液體被碳酸電離。
本發(fā)明的第二種圖樣形成方法包括步驟在基底上形成抗蝕膜；在抗蝕膜上提供已被防止電離的液體；通過(guò)用曝光光線選擇性照射抗蝕膜來(lái)實(shí)施圖樣曝光，在抗蝕膜上施有已被防止電離的液體；以及圖樣曝光后通過(guò)使抗蝕膜顯影形成抗蝕圖樣。
在第二種圖樣形成方法中，已被防止電離的液體被施加在抗蝕膜上，因而即使與空氣接觸時(shí)，已被防止電離的液體也僅被最小化地電離。從而在圖樣曝光期間，可以防止抗蝕膜的低分子量組分洗脫進(jìn)入液體以及液體滲透進(jìn)入抗蝕膜。結(jié)果，可以防止用于浸漬平版印刷術(shù)的液體對(duì)抗蝕劑的影響，從而保持抗蝕劑的期望性能。由此，可以形成形狀優(yōu)良的精細(xì)圖樣。
在第二種圖樣形成方法中，提供已被防止電離的液體的步驟優(yōu)選包含將液體轉(zhuǎn)變?yōu)槌兯淖硬襟E。
在第二種圖樣形成方法中，已被防止電離的液體優(yōu)選具有0.03μS/cm或更低的電導(dǎo)率。
在第一種圖樣形成方法中，使用惰性氣體時(shí)，惰性氣體可以是氮?dú)?、氬氣和氖氣中的至少一種。
在第一種圖樣形成方法中，去除二氧化碳?xì)怏w時(shí)，可以將水滑石用以除去二氧化碳?xì)怏w。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置和圖樣形成方法中，用于提高曝光光線的數(shù)字光圈值的液體可以是水或全氟聚醚。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置和圖樣形成方法中，曝光光線可以是KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、Kr2激光、ArKr激光、Ar2激光或Xe2激光。
附圖概述

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體制造裝置的主要部分的截面圖。
圖2A、2B、2C和2D是截面圖，表示采用本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體制造裝置的圖樣形成方法中的過(guò)程。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2的半導(dǎo)體制造裝置的主要部分的截面圖。
圖4A、4B、4C和4D是截面圖，表示采用本發(fā)明實(shí)施方式2的半導(dǎo)體制造裝置的圖樣形成方法中的過(guò)程。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式3的半導(dǎo)體制造裝置的主要部分的截面圖。
圖6A、6B、6C和6D是截面圖，表示采用本發(fā)明實(shí)施方式3的半導(dǎo)體制造裝置的圖樣形成方法中的過(guò)程。
圖7A、7B、7C和7D是截面圖，表示常規(guī)圖樣形成方法中的過(guò)程。
發(fā)明詳述實(shí)施方式1現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式1。
圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體制造裝置的主要部分的截面結(jié)構(gòu)，該裝置用以實(shí)現(xiàn)采用浸漬平版印刷術(shù)的圖樣形成方法。
如圖1中所示，實(shí)施方式1的半導(dǎo)體制造裝置包含一光學(xué)系統(tǒng)30，該光學(xué)系統(tǒng)位于腔室10內(nèi)并作為用以曝光設(shè)計(jì)圖樣的光源，用于將該設(shè)計(jì)圖樣曝光在晶片20的主要表面上的抗蝕膜(未示出)上；一液體供應(yīng)部件40，用以在曝光期間通過(guò)供應(yīng)管路41供應(yīng)待施加在晶片20的抗蝕膜上的液體24，以提高曝光光線的數(shù)字光圈；以及一惰性氣體供應(yīng)部件50，該部件相當(dāng)于電離防止部件并從供應(yīng)口51提供例如氮?dú)?N2)的惰性氣體26到晶片20的主要表面上，以將惰性氣體26保持在流動(dòng)狀態(tài)。
在腔室10內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)30之下，設(shè)置曝光部件(投影透鏡)34，用以使曝光光線穿過(guò)液體24投影到抗蝕膜上，該曝光光線由光學(xué)系統(tǒng)30發(fā)出并穿過(guò)帶有待轉(zhuǎn)移到抗蝕膜上的設(shè)計(jì)圖樣的遮光框(標(biāo)線片)32和支撐晶片20的活動(dòng)平臺(tái)36。在曝光期間支撐曝光部件34與施加到晶片20的抗蝕膜上的液體24的表面接觸，從而覆蓋活動(dòng)平版36(或晶片20)。同樣，活動(dòng)平臺(tái)36被可移動(dòng)地支撐在與曝光部件34相對(duì)的面板38上。
應(yīng)當(dāng)指出可以將惰性氣體26填充到腔室10內(nèi)以在整個(gè)腔室10內(nèi)獲得惰性氣氛而不是使惰性氣體總在活動(dòng)平臺(tái)36的附近流動(dòng)?？蛇x地，可以僅在液體24最可能暴露于空氣的區(qū)域內(nèi)提供惰性氣氛，該區(qū)域在從液體供應(yīng)部件40供應(yīng)液體到活動(dòng)平臺(tái)36上的管路上。文中，惰性氣體可以是氬氣(Ar)或氖氣(Ne)而不是氮?dú)??？蛇x地，可將包含氮?dú)?、氬氣和氖氣中至少一種的混合氣體用作惰性氣體26。
此外，可將預(yù)先消電離的液體用作從液體供應(yīng)部件40供應(yīng)到活動(dòng)平臺(tái)36之上的液體24。
液體供應(yīng)部件40和惰性氣體供應(yīng)部件50可位于腔室10之內(nèi)或之外。
以這種方式，在實(shí)施方式1的半導(dǎo)體制造裝置中，至少在施加在晶片20上的液體24的附近讓惰性氣體26流動(dòng)或提供惰性氣氛，以提高數(shù)字光圈(NA)值，從而，液體24決不會(huì)與空氣接觸。結(jié)果，空氣中所含的二氧化碳?xì)怏w(CO2)不會(huì)溶解在液體24中，從而可以防止液體被二氧化碳?xì)怏w溶解于液體24時(shí)所產(chǎn)生的碳酸(H2CO3)電離。由此，可以防止液體24對(duì)抗蝕劑的影響，從而能夠保持抗蝕劑的期望性能。結(jié)果，可以形成形狀優(yōu)良的精細(xì)圖樣。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D2A-2D描述采用圖1的半導(dǎo)體制造裝置的一種圖樣制造方法。
首先，制備具有下列組成的陽(yáng)性化學(xué)增強(qiáng)的抗蝕材料聚合物基料聚((降冰片烯-5-亞甲基-叔丁羧酸酯)(50mol％)-(馬來(lái)酸酐)(50mol％)) ...2g酸引發(fā)劑三苯基锍triflate ...0.04g淬滅劑三乙醇胺 ...0.002g溶劑丙二醇單甲基醚醋酸酯 ...20g接著，如圖2A中所示，將前述化學(xué)增強(qiáng)抗蝕材料涂覆在基底20上從而形成厚度為0.35μm的抗蝕膜21。
然后，如圖2B中所示，在抗蝕膜21和投影透鏡34之間提供作為液體24的水，用ArF準(zhǔn)分子激光的NA為0.68的曝光光線35穿過(guò)遮光框(未示出)照射抗蝕膜21來(lái)進(jìn)行圖樣的曝光。在這種情形中，如圖1中所示，曝光期間，施加在抗蝕膜21上的液體24暴露于惰性氣體26中，該惰性氣體26從惰性氣體供應(yīng)部件50的供應(yīng)口51以流動(dòng)態(tài)供應(yīng)。
圖樣曝光后，如圖2C中所示，用電熱板在105℃的溫度下烘焙抗蝕膜2160秒鐘，然后，用2.38wt％氫氧化四甲基銨顯影劑使所得的抗蝕膜顯影。以此方式，如圖2D中所示，形成由抗蝕膜21的未曝光部份組成并且具有0.09μm譜線寬度的形狀優(yōu)良的抗蝕圖樣21a。
由此，根據(jù)實(shí)施方式1的圖樣形成方法，曝光期間施加在抗蝕膜21上的液體24暴露于惰性氣體26中，因此，液體24決不與空氣直接接觸。從而，能夠防止液體24被空氣中所含的二氧化碳?xì)怏w溶解于液體24時(shí)所產(chǎn)生的碳酸電離。因而，可以防止抗蝕劑中所含的低分子量組分如酸引發(fā)劑或淬滅劑洗脫進(jìn)入液體以及液體24滲透進(jìn)入抗蝕劑。結(jié)果，可以保持抗蝕膜21的期望性能，從而能夠形成形狀優(yōu)良的精細(xì)抗蝕圖樣21a。
應(yīng)當(dāng)指出液體24可以用全氟聚醚代替水。
實(shí)施方式2現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式2。
圖3示意性地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2的半導(dǎo)體制造裝置的主要部分的截面結(jié)構(gòu)，該裝置用以實(shí)現(xiàn)采用浸漬平版印刷術(shù)的圖樣形成方法。圖3中，相同的附圖標(biāo)記用以表示與圖1中所示相同的部件以簡(jiǎn)化描述。
如圖3中所示，實(shí)施方式2的半導(dǎo)體制造裝置包含一脫碳部件52，該部件相當(dāng)于電離防止部件，吸收氣氛27中的空氣，該氣氛存在于至少在施加在晶片20上的液體的附近，所述晶片支撐在活動(dòng)平臺(tái)36上，并吸附已被抽氣的氣氛27中所含的二氧化碳?xì)怏w，該氣氛的其余部分被排空。
脫碳部件52具有開(kāi)在接近活動(dòng)平臺(tái)36一側(cè)的吸氣口53和用以排空到腔室10之外的排空口54，并采用公知的能夠吸附碳的化合物或類似物如水滑石從氣氛中除去二氧化碳?xì)怏w。在這種情形中，已經(jīng)從中除去二氧化碳?xì)怏w的氣氛(即廢氣)可以放空到腔室10的內(nèi)部。
此外，脫碳部件52不僅可以從活動(dòng)平臺(tái)36附近除去二氧化碳?xì)怏w，而且還可以從腔室10的整個(gè)內(nèi)部、或從液體24暴露于空氣中的區(qū)域的氣氛中除去二氧化碳?xì)怏w。
而且，可將預(yù)先消電離的液體用作從液體供應(yīng)部件40供應(yīng)到活動(dòng)平臺(tái)36之上的液體24。
液體供應(yīng)部件40和脫碳部件52可位于腔室10之內(nèi)或之外?？蛇x地，液體供應(yīng)部件40可以單獨(dú)地安置在腔室10的外部。
以這種方式，在實(shí)施方式2的半導(dǎo)體制造裝置中，至少?gòu)氖┘釉诰?0上的液體24附近的氣氛27中除去二氧化碳?xì)怏w，以提高數(shù)字光圈(NA)值，因而二氧化碳?xì)怏w(CO2)不會(huì)溶解在液體24中。從而，可以防止液體24被該氣氛中所含的二氧化碳?xì)怏w溶解于液體24時(shí)所產(chǎn)生的碳酸(H2CO3)電離，因而可以防止液體24對(duì)抗蝕劑的影響。由此，能夠保持抗蝕劑的期望性能。結(jié)果，可以形成形狀優(yōu)良的精細(xì)圖樣。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D4A-4D描述采用圖3的半導(dǎo)體制造裝置的一種圖樣制造方法。
首先，制備具有下列組成的陽(yáng)性化學(xué)增強(qiáng)的抗蝕材料聚合物基料聚((降冰片烯-5-亞甲基-叔丁羧酸酯)(50mol％)-(馬來(lái)酸酐)(50mol％)) ...2g酸引發(fā)劑三苯基锍triflate ...0.04g淬滅劑三乙醇胺 ...0.002g溶劑丙二醇單甲基醚醋酸酯 ...20g接著，如圖4A中所示，將前述化學(xué)增強(qiáng)抗蝕材料涂覆在基底20上從而形成厚度為0.35μm的抗蝕膜21。
然后，如圖4B中所示，在抗蝕膜21和投影透鏡34之間提供作為液體24的水，用ArF準(zhǔn)分子激光的NA為0.68的曝光光線35穿過(guò)遮光框(未示出)照射抗蝕膜21來(lái)進(jìn)行圖樣的曝光。在這種情形中，如圖3中所示，曝光期間從脫碳部件52的抽氣口53抽取覆蓋施加在抗蝕膜21上的液體24的氣氛27中的空氣，以從氣氛27中除去二氧化碳?xì)怏w。
圖樣曝光后，如圖4C中所示，用電熱板在105℃的溫度下烘焙抗蝕膜2160秒鐘，然后，用2.38wt％氫氧化四甲基銨顯影劑使所得的抗蝕膜顯影。以此方式，如圖4D中所示，形成由抗蝕膜21的未曝光部份組成并且具有0.09μm譜線寬度的形狀優(yōu)良的抗蝕圖樣21a。
由此，根據(jù)實(shí)施方式2的圖樣形成方法，曝光期間除去了覆蓋施加在抗蝕膜21上的液體24的氣氛27中的二氧化碳?xì)怏w，因此，液體24決不與二氧化碳?xì)怏w接觸。從而，能夠防止液體24被氣氛27中所含的二氧化碳?xì)怏w溶解于液體24時(shí)所產(chǎn)生的碳酸電離。因而，可以防止抗蝕劑中所含的低分子量組分如酸引發(fā)劑或淬滅劑洗脫進(jìn)入液體以及液體24滲透進(jìn)入抗蝕劑。結(jié)果，可以保持抗蝕膜21的期望性能，從而能夠形成形狀優(yōu)良的精細(xì)抗蝕圖樣21a。
應(yīng)當(dāng)指出液體24可以用全氟聚醚代替水。
實(shí)施方式3現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式3。
圖5示意性地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式3的半導(dǎo)體制造裝置的主要部分的截面結(jié)構(gòu)，該裝置用以實(shí)現(xiàn)采用浸漬平版印刷術(shù)的圖樣形成方法。圖5中，相同的附圖標(biāo)記用以表示與圖1中所示相同的部件以簡(jiǎn)化描述。
如圖5中所示，實(shí)施方式3的半導(dǎo)體制造裝置包含一超純水發(fā)生部件56，該部件相當(dāng)于電離防止部件，接收液體供應(yīng)部件40所供應(yīng)的液體以生成超純水，并供應(yīng)生成的超純水到活動(dòng)平臺(tái)36之上。
對(duì)于超純水發(fā)生部件56，可以采用任何已知的用以獲得純凈水或超純水的裝置。本文中，形成超純水以具有0.06μS/cm或更低的電導(dǎo)率，更優(yōu)選0.03μS/cm或更低。
作為該實(shí)施方式的一種變形，可將超純水直接供應(yīng)給液體供應(yīng)部件40。在這種情形下，超純水發(fā)生部件56不是必需的。
液體供應(yīng)部件40和超純水發(fā)生部件56可位于腔室10之內(nèi)或之外。
以這種方式，在實(shí)施方式3的半導(dǎo)體制造裝置中，供應(yīng)到晶片20上以以提高數(shù)字光圈(NA)值的液體25被消電離化以轉(zhuǎn)變成超純水，從而即使與氣氛接觸，該消電離水的電離也最小化。結(jié)果，二氧化碳?xì)怏w(CO2)最小化地溶解于液體25中，從而可以防止液體25被該氣氛中所含的二氧化碳?xì)怏w溶解于液體25時(shí)所產(chǎn)生的碳酸(H2CO3)電離。以此方式，可以防止液體25對(duì)抗蝕劑的影響，因而，抗蝕劑能夠保持其期望性能。結(jié)果，可以形成形狀優(yōu)良的精細(xì)圖樣。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D6A-6D描述采用圖5的半導(dǎo)體制造裝置的一種圖樣制造方法。
首先，制備具有下列組成的陽(yáng)性化學(xué)增強(qiáng)的抗蝕材料聚合物基料聚((降冰片烯-5-亞甲基-叔丁羧酸酯)(50mol％)-(馬來(lái)酸酐)(50mol％)) ...2g酸引發(fā)劑三苯基锍triflate ...0.04g
淬滅劑三乙醇胺...0.002g溶劑丙二醇單甲基醚醋酸酯 ...20g接著，如圖6A中所示，將前述化學(xué)增強(qiáng)抗蝕材料涂覆在基底20上從而形成厚度為0.35μm的抗蝕膜21。
然后，如圖6B中所示，在抗蝕膜21和投影透鏡34之間提供作為液體25的電導(dǎo)率為0.025μS/cm的水，用ArF準(zhǔn)分子激光的NA為0.68的曝光光線35穿過(guò)遮光框(未示出)照射抗蝕膜21來(lái)進(jìn)行圖樣的曝光。
圖樣曝光后，如圖6C中所示，用電熱板在105℃的溫度下烘焙抗蝕膜2160秒鐘，然后，用2.38wt％氫氧化四甲基銨顯影劑使所得的抗蝕膜顯影。以此方式，如圖6D中所示，形成由抗蝕膜21的未曝光部份組成并且具有0.09μm譜線寬度的形狀優(yōu)良的抗蝕圖樣21a。
由此，根據(jù)實(shí)施方式3的圖樣形成方法，圖樣曝光期間施加到抗蝕膜21上的液體25是用于消電離化的超純水，因而，即使液體25與氣氛接觸，空氣中所含的二氧化碳?xì)怏w也僅最小化地溶液于液體中。從而，能夠防止液體25被碳酸電離。因而，可以防止抗蝕劑中所含的低分子量組分如酸引發(fā)劑或淬滅劑洗脫進(jìn)入液體以及液體25滲透進(jìn)入抗蝕劑。結(jié)果，可以保持抗蝕膜21的期望性能，從而能夠形成形狀優(yōu)良的精細(xì)抗蝕圖樣21a。
盡管實(shí)施例1-3中通過(guò)匯流法將用于提高曝光光線35的數(shù)字光圈值的液體24或25供應(yīng)到活動(dòng)平臺(tái)36(晶片20)之上，但是也可以采用滴加法，該方法以液滴的形式在晶片20和投影透鏡34之間局部地提供液體24或25。
此外，盡采用ArF準(zhǔn)分子激光作為曝光光線35，但是還可以采用KrF準(zhǔn)分子激光、F2激光、Kr2激光、ArKr激光、Ar2激光或Xe2激光。
到此所述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置以及使用該裝置的圖樣形成方法，能夠防止用在浸漬平版印刷術(shù)中的液體的電離，并且因此能夠防止例如由抗蝕組分進(jìn)入液體的洗脫引起的非正常曝光，從而能夠形成形狀優(yōu)良的抗蝕圖樣。因而，本發(fā)明利于作為采用浸漬平版印刷術(shù)的半導(dǎo)體制造裝置和圖樣形成方法。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制造裝置，包括一液體供應(yīng)部件，用以供應(yīng)待施加到平臺(tái)上的液體，該平臺(tái)上置有帶抗蝕膜的基底；一曝光部件，用以使曝光光線穿過(guò)遮光框照射平臺(tái)上的抗蝕膜，該抗蝕膜上施加有液體；一電離防止部件，用以防止所述液體的電離。
2.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造裝置，其中所述電離防止部件包含惰性氣體供應(yīng)部件，用以至少在施加于所述平臺(tái)上的所述液體附近提供惰性氣氛。
3.權(quán)利要求2的半導(dǎo)體制造裝置，其中所述惰性氣氛包括氮?dú)?、氬氣和氖氣中的至少一種。
4.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造裝置，其中所述電離防止部件包含脫碳部件，用以從至少在施加于所述平臺(tái)上的所述液體附近的氣氛中除去二氧化碳?xì)怏w。
5.權(quán)利要求4的半導(dǎo)體制造裝置，其中所述脫碳部件為水滑石。
6.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造裝置，其中所述電離防止部件包含超純水產(chǎn)生部件，用以從所述液體供應(yīng)部件接收所述液體并將所述液體轉(zhuǎn)變成超純水。
7.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造裝置，其中所述電離防止部件將所述液體的電導(dǎo)率調(diào)整為0.03μs/cm或更少。
8.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造裝置，其中所述液體為全氟聚醚。
9.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造裝置，其中所述曝光光線是KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、Kr2激光、ArKr激光、Ar2激光或Xe2激光。
10.一種圖樣形成方法，用在這樣的半導(dǎo)體制造裝置中該裝置包含一個(gè)平臺(tái)，用以放置帶有抗蝕膜的基底；一曝光部件，用以使曝光光線穿過(guò)遮光框照射所述抗蝕膜，所述平臺(tái)上的所述抗蝕膜上施有液體；該方法包含步驟在所述基底上形成所述抗蝕膜；獲得一種氣氛，在該氣氛中至少在施有所述液體的區(qū)域之外的所述抗蝕膜附近所述液體被最小化地電離；通過(guò)用所述曝光光線選擇性照射所述抗蝕膜來(lái)實(shí)施圖樣曝光，處于所述氣氛中的所述抗蝕膜上施有所述液體；以及圖樣曝光后通過(guò)使所述抗蝕膜顯影來(lái)形成抗蝕劑圖樣。
11.權(quán)利要求10的圖樣形成方法，其中獲得所述液體在其中最小化電離的氣氛的步驟包含將惰性氣體供應(yīng)到所述抗蝕膜上的子步驟。
12.權(quán)利要求11的圖樣形成方法，其中所述惰性氣體包括氮?dú)?、氬氣和氖氣中的至少一種。
13.權(quán)利要求10的圖樣形成方法，其中獲得所述液體在其中最小化電離的氣氛的步驟包含在所述抗蝕膜上提供惰性氣體氣氛的子步驟。
14.權(quán)利要求13的圖樣形成方法，其中所述惰性氣體包括氮?dú)?、氬氣和氖氣中的至少一種。
15.權(quán)利要求10的圖樣形成方法，其中獲得所述液體在其中最小化電離的氣氛的步驟包含使惰性氣體在所述抗蝕膜上流動(dòng)的子步驟。
16.權(quán)利要求15的圖樣形成方法，其中所述惰性氣體包括氮?dú)?、氬氣和氖氣中的至少一種。
17.權(quán)利要求10的圖樣形成方法，其中獲得所述液體在其中最小化電離的氣氛的步驟包含從所述抗蝕膜上的氣氛中除去二氧化碳?xì)怏w的子步驟。
18.權(quán)利要求17的圖樣形成方法，其中除去二氧化碳?xì)怏w的子步驟中使用水滑石。
19.權(quán)利要求10的圖樣形成方法，其中所述液體是水和全氟聚醚。
20.權(quán)利要求10的圖樣形成方法，其中所述曝光光線是KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、Kr2激光、ArKr激光、Ar2激光或Xe2激光。
21.一種圖樣形成方法，包含步驟在基底上形成抗蝕膜；向抗蝕膜上提供已被防止電離的液體；通過(guò)用曝光光線選擇性照射所述抗蝕膜來(lái)實(shí)施圖樣曝光，在所述抗蝕膜上施有所述已被防止電離的液體；以及圖樣曝光后通過(guò)使所述抗蝕膜顯影形成抗蝕圖樣。
22.權(quán)利要求21的圖樣形成方法，其中提供已被防止電離的液體的步驟包含將所述液體轉(zhuǎn)變?yōu)槌兯淖硬襟E。
23.權(quán)利要求21的圖樣形成方法，其中所述已被防止電離的液體具有0.03μS/cm或更低的電導(dǎo)率。
24.權(quán)利要求21的圖樣形成方法，其中所述液體是水。
25.權(quán)利要求21的圖樣形成方法，其中所述曝光光線是KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、Kr2激光、ArKr激光、Ar2激光或Xe2激光。
全文摘要
一種半導(dǎo)體制造裝置，包括一液體供應(yīng)部件，用以供應(yīng)待施加到平臺(tái)上的液體，該平臺(tái)上置有帶抗蝕膜的基底；一曝光部件，用以使曝光光線穿過(guò)遮光框照射平臺(tái)上的抗蝕膜，該抗蝕膜上施加有液體；一電離防止部件，用以防止所述液體的電離。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1700416SQ20051006454
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月17日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤政孝, 屜子勝 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社