专利名称：抗蚀图形形成方法、利用该方法的半导体装置及其曝光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及抗蚀图形形成方法、利用所述方法的半导体装置及其曝光装置，本发明尤其涉及一种抗蚀图形形成方法，其中，通过液体曝光在衬底上形成的抗蚀膜以形成潜像，然后进行选择性显影，以及利用该方法的半导体装置及其曝光装置。
背景技术：
浸液曝光装置使用这样的技术，其中当对形成于衬底上的抗蚀膜进行曝光时，所述技术通过在抗蚀膜表面和曝光装置的镜头之间填充液体而进行曝光。对于在该曝光方法中使用的装置，在例如日本专利申请公开10-303114中公开了这样的装置。该专利文献公开了这样的装置，其具有可以供给水的平台，将整个衬底浸在水中，并在相对于曝光装置相应移动平台时进行曝光。在具有该构造的装置中，因为对整个平台提供液体，存在的问题是，当平台高速移动时，液体会从平台溢出，从而使得难于进行高速驱动。
作为由于平台的移动导致对液体流动的干扰的对策，在Soichi Owa和Hiroyuki Nagasaka的“Immersion lithography；its potential performanceand issues”(Proc.Of SPIE Vol.5040，pp.724-733)中公开了一种技术，其在对将要暴露的部分局部供给液体时驱动平台。在该文献公开的技术中可以高速移动所述平台。当使用局部供给液体的该技术时，存在的问题是，在镜头经过的部分中水残留在曝光区域等中，并且如果在这种情况下对抗蚀膜进行曝光后加热，则由于不充分的温度将在残留水的部分上产生例如水印和/或抗蚀图形缺陷。
而且，当在衬底的边缘附近进行曝光时，在一些情况中，水将流到抗蚀膜的边缘部分。在该情况下，在衬底和抗蚀膜的边缘之间的台阶处产生了湍流，并可能引起气泡。当气泡到达曝光狭缝(slit)区域时，在一些情况中可能发生曝光故障。存在的问题是，由于曝光故障产生了抗蚀图形缺陷。
因此，在通过形成于衬底的局部区域中的液体膜进行曝光的浸液曝光中，需要可以抑制在抗蚀图形中发生缺陷的抗蚀图形形成方法。
发明内容
根据本发明的一个方案，提供了一种抗蚀图形形成方法，包括在衬底上形成抗蚀膜；将其上形成有抗蚀膜的衬底和其上形成有图形的标线片放置到曝光装置上，所述曝光装置包括投影光学系统；在抗蚀膜上供给第一化学溶液，以在抗蚀膜上的局部区域中选择性地形成第一液体膜，并排出供给的第一化学溶液，其中第一液体膜具有液流，以及第一液体膜形成于抗蚀膜和投影光学系统之间；利用形成的第一液体膜，将形成于标线片上的图形转移到抗蚀膜，以在抗蚀膜中形成潜像；在抗蚀膜上供给第二化学溶液，以在衬底的基本整个表面上形成第二液体膜；除去第二液体膜；在所述除去步骤之后加热其中形成有潜像的抗蚀膜；以及显影抗蚀膜，以从加热的抗蚀膜形成抗蚀图形。
根据本发明的另一个方案，提供了一种抗蚀图形形成方法，包括在衬底上形成抗蚀膜；将其上形成有抗蚀膜的衬底和其上形成有图形的标线片放置到曝光装置上，所述曝光装置包括投影光学系统；在抗蚀膜上供给第一化学溶液，以在抗蚀膜上的局部区域中选择性地形成第一液体膜，并排出供给的第一化学溶液，其中第一液体膜具有液流，以及第一液体膜形成于抗蚀膜和投影光学系统之间；利用形成的第一液体膜，将形成于标线片上的图形转移到抗蚀膜，以在抗蚀膜上形成潜像；从气体注入部分向抗蚀膜的部分表面喷射气体；在衬底的基本整个表面上扫描气体注入部分，以在抗蚀膜的表面上喷射气体；在所述扫描步骤之后加热其中形成有潜像的抗蚀膜；以及显影抗蚀膜，以从加热的抗蚀膜形成抗蚀图形。
根据本发明的另一个方案，提供了一种抗蚀图形形成方法，包括在衬底上形成抗蚀膜；将其上形成有抗蚀膜的衬底和其上形成有图形的标线片放置到曝光装置上，所述曝光装置包括投影光学系统；在抗蚀膜上供给第一化学溶液，以在抗蚀膜上的局部区域中选择性地形成第一液体膜，并排出供给的第一化学溶液，其中第一液体膜具有液流，以及第一液体膜形成于抗蚀膜和投影光学系统之间；当在选择性地形成第一液体膜的区域中包括抗蚀膜的边缘时，控制第一液体膜的液流的方向，以从将图形转移到其上的区域流向衬底上的抗蚀膜的边缘；利用形成的第一液体膜，将形成于标线片上的图形转移到抗蚀膜，以在抗蚀膜中形成潜像；在所述转移步骤之后加热其中形成有潜像的抗蚀膜；以及显影抗蚀膜，以从加热的抗蚀膜形成抗蚀图形。
根据本发明的另一个方案，提供了一种制造半导体装置的方法，包括制备半导体晶片；在半导体晶片上形成抗蚀膜；将其上形成有抗蚀膜的半导体晶片和其上形成有图形的标线片放置到曝光装置上，所述曝光装置包括投影光学系统；在抗蚀膜上供给第一化学溶液，以在抗蚀膜上的局部区域中选择性地形成第一液体膜，并排出供给的第一化学溶液，其中第一液体膜具有液流，以及第一液体膜形成于抗蚀膜和投影光学系统之间；利用形成的第一液体膜，将形成于标线片上的图形转移到抗蚀膜，以在抗蚀膜中形成潜像；在抗蚀膜上供给第二化学溶液，以在半导体晶片的基本整个表面上形成第二液体膜；除去第二液体膜；在所述除去步骤之后加热其中形成有潜像的抗蚀膜；以及通过显影加热的抗蚀膜，在半导体晶片上形成抗蚀图形。
根据本发明的另一个方案，提供了一种曝光装置，包括曝光单元，其包括投影光学系统，其中所述系统通过转移标线片图形在形成于衬底上的抗蚀膜上形成潜像，所述曝光单元还包括第一化学溶液供给/排出子单元以选择性地在刻蚀膜和投影光学系统之间在抗蚀膜的局部区域中形成具有液流的第一液体膜；以及水处理单元，其在包括其中形成有潜像的抗蚀膜的衬底的基本整个表面上形成第二液体膜，并除去第二液体膜。
图1示出了根据本发明实施例包括曝光装置的抗蚀图形形成系统的方框图；图2示出了根据本发明实施例的半导体器件的制造过程的流程图；图3A和3B示出了在进行根据本发明实施例的清洁过程中的状态；图4A和4B示出了在进行根据本发明实施例的清洁过程中的状态；图5A和5B示出了在进行根据本发明实施例的清洁液体除去过程中的状态；图6示出了根据本发明实施例的曝光装置的一般结构；图7示出了在衬底上曝光场(field)的布置示例的平面图；图8A至8C示出了根据本发明实施例的扫描曝光；图9A至9C示出了根据本发明另一实施例的扫描曝光；图10示出了根据本发明实施例，当连续进行扫描曝光时对曝光场的曝光次序的平面图；图11示出了根据本发明的实施例，在扫描曝光后残留在衬底上的液滴示例的平面图；图12示出了当浸液区域中存在抗蚀膜边缘时曝光狭缝区域的扫描方向和水流方向的平面图；图13示出了当浸液区域中存在抗蚀膜边缘时曝光狭缝区域的扫描方向和水流方向的平面图；图14示出了当浸液区域中存在抗蚀膜边缘时曝光狭缝区域的扫描方向和水流方向的平面图；图15示出了当浸液区域中存在抗蚀膜边缘时曝光狭缝区域的扫描方向和水流方向的平面图；以及图16示出了当浸液区域中存在抗蚀膜边缘时曝光狭缝区域的扫描方向和水流方向的平面图。
具体实施例方式
下面将参考附图描述根据本发明的实施例。
根据本发明实施例的抗蚀图形形成装置100包括抗蚀膜形成单元110、曝光单元120、水处理单元130、以及显影单元140。抗蚀膜形成单元100在衬底上形成抗蚀膜。此外，其可以提供清洁形成的抗蚀膜的表面的功能。曝光单元120包括浸液曝光装置，其选择性地在抗蚀膜的局部区域中形成液体膜，并通过形成的液体膜曝光抗蚀膜，从而在抗蚀膜中形成潜像。曝光单元120还包括化学溶液供给/排出子单元125，用于形成液体膜。水处理单元130清洁其中形成具有形成的潜像的抗蚀膜，以及显影单元140通过显影显出抗蚀膜中的潜像，从而形成抗蚀图形。
下面将基于图2所示的流程图，参考图3到11，描述根据本发明实施例的抗蚀图形形成方法。
在半导体衬底上滴下、旋转和展开增透膜应用材料之后，进行热处理以形成厚度为约50nm的增透膜(步骤ST201)。在增透膜上形成膜厚为200nm的包括酸形成剂的ArF化学放大型抗蚀膜(步骤ST202)。可以根据下面的过程形成化学放大型抗蚀剂。通过旋涂方法将化学放大型抗蚀应用材料展开到整个增透膜上。然后进行热处理，从而除去抗蚀应用材料中包含的溶剂。
根据另外进行的对ArF化学放大型抗蚀膜的表面分析，发现，在膜表面上存在有酸形成剂或酸捕获剂(如胺)。为了除去抗蚀膜表面上的酸形成剂或酸捕获剂，在抗蚀膜上提供去离子水以进行清洁过程(步骤ST203)。可以通过清洁除去抗蚀膜表面上的酸形成剂和酸捕获剂。注意，还可以在抗蚀膜上形成保护膜，以消除在一些情况中的热处理后在所述膜表面上留下的酸形成剂或酸捕获剂的影响。根据加热条件，存在在保护膜上仍留有酸形成剂或酸捕获剂的情况，从而需要同样的清洁过程。
图3A和3B示出了在进行根据本发明实施例的清洁过程中的状态。图3A是进行清洁过程的状态的平面图，而图3B是进行清洁过程的状态的侧面图。
如图3A和3B所示，半导体衬底10被保持在衬底支座部分11上。通过驱动部分12旋转衬底支座部分11。当旋转半导体衬底10时，从清洁喷嘴13向半导体衬底提供作为清洁液体的去离子水(第三化学溶液)14。在清洁过程中，如图3A所示，清洁喷嘴13在衬底10的一端和另一端之间往复。当清洁喷嘴13位于衬底10的边缘部分时，喷嘴13的移动速度低于位于衬底10的中心部分的喷嘴13的移动速度。因此，衬底10的每单位面积上提供的清洁液体的量基本相等，从而提高了清洁效果。注意，如果以相等的速度移动喷嘴13，可以通过反比于喷嘴在径向上的位置改变衬底的转数来获得相同的效果。
此外，化学溶液不限于在该实施例中描述的去离子水，只要该化学溶液可以容易除去这些材料。如果清洁所需的时间过长，则可以通过利用溶氧水、溶氢水、溶碳酸水等，来缩短处理时间。在利用溶氧水的情况中，可以通过施加10ppm或更低的溶解氧来有效地进行清洁，而不会损坏膜表面。另外，在利用溶氢水的情况中，施加氢基本饱和的水(约1.2ppm)是有效的。通过基于例如当将膜表面曝露于化学溶液时在膜表面上形成的电位、或在酸形成剂或酸捕获剂中的电位，选择合适的化学溶液，当在可以从膜表面上容易地释放酸形成剂或酸捕获剂的条件下使用化学溶液时，化学溶液提供更好的性能。
此外，如图4A和4B所示，喷嘴13可以在衬底10的中心部分和衬底10的边缘部分的一端之间往复。图4A和4B示出了在进行根据本发明实施例的清洁过程中的状态。图4A是进行清洁过程的状态的平面图，图4B是进行清洁过程的状态的侧视图。在图4A和4B中，相同的标号表示与图3A和3B中相同的部分，从而不对其进行解释。
此外，尽管在垂直于衬底10的主表面的方向上提供水，但本发明并不限于此。例如，可以在与衬底10的旋转方向相同的方向上提供水。从而，可以缓和去离子水14撞击到膜表面上时的冲击，并可以不损坏膜表面地进行清洁。而且，可以通过在与衬底10的旋转方向相反的方向上提供水14，来有效地除去吸附在膜表面上的酸形成剂或酸捕获剂。另外，通过向衬底10的外边缘提供水14，可以有效地将从膜表面上除去的酸形成剂或酸捕获剂排到衬底外。
随后，进行抗蚀膜表面的干燥过程(步骤ST204)。如图5A和5B所示，在干燥过程中，将酸和碱被过滤的气体22从气刀21喷射到衬底10的主表面上。气刀21喷射气体的区域只是部分衬底表面。为了在衬底10的整个表面上喷射气体，气刀21从一端到另一端地扫描衬底10的表面。在该情况中，衬底10可以旋转或保持静止。图5A和5B示出了根据本发明实施例进行清洁液体除去过程中的状态。图5A是进行清洁液体除去过程中的状态的平面图，图5B是进行清洁液体除去过程中的状态的侧面图。可以从膜表面除去去离子水14，但是残留一些吸附到膜表面上。希望的是，从气刀21喷射的气体22的方向是气刀21的前进方向。通过将这两个方向设置为相同，可以在短时间内有效地除去水。在所述过程中除去去离子水14的关键是，不通过加热处理或在减压下干燥而进行。如果进行加热处理或在减压下干燥，酸形成剂和酸捕获剂从抗蚀膜中渗出，并又出现在膜表面上，从而失去了进行清洁过程的效果。在小直径衬底的情况下，可以旋转并干燥衬底，而不需要使用气刀。
在清洁过程后，将衬底放置到扫描曝光装置中(步骤ST205)。通过利用扫描曝光装置，将在标线片(reticle)上形成的半导体器件图形转移到抗蚀膜，从而在抗蚀膜中形成潜像(步骤ST206)。
在该实施例中使用的曝光装置为浸液型。图6示出了根据本发明实施例的曝光装置的一般结构。在照明光学系统(未示出)下设置标线片架31。标线片32被放在标线片架31上。标线片架31可以水平移动。在标线片架31下设置投影透镜系统33。在投影透镜系统33下设置晶片架34。将经过上述处理的半导体衬底10放到晶片架34上。晶片架34与半导体衬底10一起水平移动。围绕半导体衬底10设置有支座盘37。
在投影透镜系统33下设置围墙35。在投影透镜系统33的两侧提供一对水供给/排出装置36，用于将水(第一化学溶液)供入围墙35和排出围墙35中的水。当进行曝光时，用水的液体膜(第一液体膜)填充在由围墙35包围的区域中并在投影透镜系统33和衬底10之间的空间。从投影透镜系统33发出的曝光光通过水层到达抗蚀膜上将被照射的区域。标线片32的掩膜图形(未示出)的图像被投影到照射区域中的衬底表面上的抗蚀膜上，从而在其中形成潜像。
图7是在衬底上形成的曝光场的布置示例的平面图。通过扫描曝光将标线片上形成的掩膜图形投影和转移到衬底10上的每个矩形曝光场41上。图8A至8C和图9A至9C示出了根据本发明实施例的扫描曝光。在扫描曝光中，例如，如图8A至8C所示，曝光狭缝区域51从页面表面的上端到下端地扫描曝光场41。可选地，如图9A至9C所示，曝光狭缝区域51从页面表面的下端到上端地扫描曝光场41。
图10示出了当连续进行扫描曝光时曝光场的曝光次序的示例的平面图。图10中的每个向上和向下的箭头表示曝光狭缝区域移动的方向。如图10所示，当对一个曝光场进行扫描曝光，然后再对相邻曝光场进行另一次扫描曝光时，两次扫描的方向是彼此相反的。通过重复这样的操作对衬底的整个表面进行曝光。
在扫描曝光期间，水供给/排出装置36排出水，以防止水残留在由围墙35包围的区域之外。然而，如果衬底上的抗蚀膜是疏水性的(抗蚀膜与水的接触角大)、所述架的移动速度大、所述架的加速和减速大、或曝光区域较大，则如图11所示，在衬底10上形成多滴残留水71。当在上述抗蚀膜上局部残留有水的情况下进行下面的加热处理(曝光后烘焙)，热量被残留的水吸收，提供给抗蚀膜的热量相比于其它部分减少，在该部分的由加热导致的抗蚀膜中的反应不充分，从而导致线宽的缺陷。如果抗蚀剂是正抗蚀剂，则形成闭合缺陷。如果抗蚀剂是负抗蚀剂，则不利地形成开放缺陷。
为了防止这些问题，希望在浸液曝光后除去留在衬底上的残留水71。一般，使用旋转干燥除去衬底10上的残留水。然后，因为残留水71散布在衬底10上，难以通过旋转干燥完全除去残留水71。
在本实施例中，进行下面的处理来除去残留水71。具体是，将具有其中形成有潜像的抗蚀膜的衬底放置到水处理单元130中(步骤ST207)。在衬底10的整个表面上提供去离子水(第二化学溶液)，从而在衬底10的基本整个表面上形成液体膜(第二液体膜)(步骤ST208)。类似于在步骤ST204中在清洁过程后的干燥，通过旋转干燥或气刀除去去离子水的液体膜(步骤ST209)。通过该处理完全除去了膜表面上的水(残留水+液体膜)。然而，如果不能完全除去水，优选形成这样的状态，其中在芯片中等量地吸附水。通过这样的方式在芯片中吸附水，通过将在曝光后烘焙之后产生的尺寸偏移反馈到在先前曝光中使用的掩膜尺寸作为尺寸变换差(conversion difference)，可以最终获得希望的抗蚀图形。注意，在该示例中使用了水，但是本发明并不限于此。还可以使用这样的化学溶液，其具有良好的亲水性，不损坏抗蚀膜，并且其汽化热小于水滴的汽化热(在该实施例中，100℃下水的汽化热＝583卡/克)，例如乙醇基或醚基化学溶液，或将该化学溶液溶解到具有与水滴成分相同(与第一化学溶液成分相同)的溶剂中。更优选，使用具有快速干燥特征的化学溶液。当使用保护膜时，这样的处理不仅对抗蚀膜表面有效，而且对保护膜表面有效。
而且，在浸液曝光中，不能形成预定精度的抗蚀图形，因为，例如，光敏剂等从抗蚀膜渗入到水中，并且在滞留部分处光敏剂再次吸附到抗蚀剂表面。在该实施例中，通过在浸液曝光后提供/除去水，可以清洁再次吸附到抗蚀膜表面的光敏剂等。因此，可以提高抗蚀图形的精度。注意，可以在抗蚀膜表面上提供/干燥汽化热小于水的化学溶液，例如乙醇或醚，以除去在提供/排出水后吸附到表面上的水，从而可以在下面的烘焙过程中进行更加均匀的烘焙。当使用保护膜时，这样的处理不仅对抗蚀膜表面有效，而且对保护膜表面有效。
将经过上述处理的衬底放置到烘焙器中，在烘焙器中对衬底进行加热(PEB曝光后烘焙)(步骤ST210)。在加热过程中，进行对在曝光步骤中形成的酸的扩散和放大反应。然后将衬底放置到在其中进行显影的显影单元140中，从而形成ArF抗蚀图形(步骤ST211)。
同时，应该在受控环境中进行在曝光后通过水处理单元从至少曝光单元到烘焙单元的过程。已经发现，必须将环境中的基本材料的浓度控制在10ppb或更低，以将抗蚀剂中形成的酸的惰性抑制到不影响抗蚀图形的形成的程度。而且，试验结果示出，希望的是将处理时间，包括放置时间控制在±10％的范围内。
根据该实施例，可以通过在浸液曝光后提供水到抗蚀膜上并除去水来除去抗蚀膜表面上的残留水。从而，可以抑制图形缺陷的发生。
注意，在进行浸液曝光后，提供去离子水(步骤ST208)并除去去离子水(步骤ST209)，以除去散布在衬底上的残留水71。然而，还有效的是在衬底表面上扫描气刀21，以类似于步骤ST203中的干燥过程除去残留水71，其中该气刀21从狭缝状喷嘴向衬底局部地喷射气体。可选地，可以使用气枪代替气刀扫描衬底表面。然而，气刀比气枪具有更高的残留水去除能力。因此，优选通过利用气刀而不是气枪来除去残留水71。
下面将描述在扫描曝光中在衬底的边缘部分进行曝光的情况。图12示出了这样的示例，其中使水在水流方向72a上流动，而在曝光区域41中以扫描方向54扫描曝光狭缝区域51。在图12中，标号38表示由围墙35包围的浸液区域。该图示出，在抗蚀膜边缘70的台阶处吸附的气泡73被水流带走并到达曝光条区域51，从而导致曝光缺陷。注意，当浸液区域在衬底10和支座盘(未示出)之间的边界处时也会产生气泡。
为了解决该问题，希望的是，相对于抗蚀膜的边缘控制水流的方向。如图13所示，当在浸液区域38中存在抗蚀膜边缘70时，希望的是，将水流方向72b控制为从曝光狭缝区域51到边缘70的方向。通过以这种方式形成水流，在边缘70处产生的气泡71可以被有效地放出，而不会到达曝光狭缝区域51。更优选的是，此时以水流方向扫描曝光狭缝区域51，因而可以防止水流的温度上升。换句话说，以与水流方向相反的方向移动衬底10。
而且，当进行晶片边缘曝光时，如果在浸液区域中在与曝光区域的扫描方向基本平行的方向上存在衬底边缘，希望的是在浸液区域中提供不同的水压。图14示出了这样的示例，其中使水以水流方向72c流动，而以扫描方向54扫描曝光狭缝区域51。
在图14所示的过程中，在边缘70处吸附气泡，在该部分的水传导性变小，从而失去压力平衡。因此，气泡流向衬底的内侧。为了防止这样的现象，希望的是，将水流的方向72d控制为从衬底的内侧到其外侧的方向，如图15中所示。尤其是，希望的是，将水供给的压力设置为在衬底的内侧更高，或将排出压力设置为在衬底的边缘侧更高。通过利用该技术将水流方向72d设置为朝向衬底的外侧，可以将气泡释放到衬底外。而且，如图16所示，可以使水流方向72e从衬底的内侧到外侧，并垂直于曝光区域的扫描方向54。
注意，在本实施例中，在曝光过程中，使用除气去离子水作为在透镜和衬底之间插入的水，但是本发明并不限于此。还可以使用其中添加例如I族或II族元素的碱性离子的液体以增加折射率，或者使用其中添加酸性离子的液体以降低吸附系数。在使用相对于曝光光具有小吸附系数并与特定折射率匹配的曝光装置的情况下，可以使用具有特定折射率的任何液体，只要其不损坏透镜系统等。
虽然本发明涉及利用ArF(193nm)光的曝光，通过进行具有类似精度的相同处理，还可以应用利用KrF(248nm)光的曝光。而且，已经确认，通过在F2(157nm)曝光中使用氟基油作为第一溶剂，可以精确地进行构图。
对本领域的技术人员来说，其它的优点和修改将是显而易见的。因此，本发明在其更宽范围内并不限于这里示出和说明的具体细节和代表性实施例。因此，只要不脱离所附权利要求书和其等同替换限定的总发明构思的精神或范围，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述方法包括在衬底(10)上形成(ST202)抗蚀膜；将其上形成有所述抗蚀膜的所述衬底(10)和其上形成有图形的标线片(32)放置(ST205)到包括投影光学系统(33)的曝光装置上；在所述抗蚀膜上供给第一化学溶液，以在所述抗蚀膜的局部区域中选择性地形成第一液体膜，并排出所述供给的第一化学溶液，其中所述第一液体膜具有液流(72b、72d、72e)，所述第一液体膜形成于所述抗蚀膜和所述投影光学系统(33)之间；利用所述形成的第一液体膜，将形成于所述标线片(32)上的所述图形转移(ST206)到所述抗蚀膜，以在所述抗蚀膜中形成潜像；在所述抗蚀膜上供给(ST208)第二化学溶液，以在所述衬底(10)的基本整个表面上形成第二液体膜；除去(ST209)所述第二液体膜；在所述除去步骤(ST209)之后加热(ST210)其中形成有所述潜像的所述抗蚀膜；以及显影(ST211)所述抗蚀膜，以从所述加热的抗蚀膜形成抗蚀图形。
2.根据权利要求1的抗蚀图形形成方法，其特征在于，除去(ST209)所述液体膜的所述步骤包括从气体注入部分(21)向所述抗蚀膜的部分表面喷射气体(22)；以及在所述衬底(10)的基本整个表面上扫描所述气体注入部分(21)。
3.根据权利要求1的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述第二化学溶液与所述第一化学溶液相同。
4.根据权利要求1的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述第二化学溶液的汽化热小于所述第一化学溶液的汽化热。
5.根据权利要求1的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述第二化学溶液具有溶解所述第一化学溶液的特性。
6.根据权利要求1的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述第二化学溶液包括的材料与所述第一化学溶液相同。
7.根据权利要求1的抗蚀图形形成方法，其特征在于，在将所述衬底(10)放置(ST205)到所述曝光装置上的所述步骤之前，在所述抗蚀膜上形成保护膜。
8.根据权利要求1的抗蚀图形形成方法，其特征在于，构成所述抗蚀膜的材料之一是酸形成剂或酸捕获剂，进行清洁(ST203)所述抗蚀膜表面的步骤，以在所述转移步骤(ST206)之前除去所述抗蚀膜表面上的所述酸形成剂或酸捕获剂。
9.根据权利要求8的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述清洁步骤(ST203)在所述抗蚀膜上供给溶解所述酸形成剂或酸捕获剂的第三化学溶液(14)。
10.根据权利要求9的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述第三化学溶液(14)是去离子水、溶臭氧水、溶氢水或溶碳酸水中的一种。
11.一种抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述方法包括在衬底(10)上形成(ST202)抗蚀膜；将其上形成有所述抗蚀膜的所述衬底(10)和其上形成有图形的标线片(32)放置(ST205)到包括投影光学系统(33)的曝光装置上；在所述抗蚀膜上供给第一化学溶液，以在所述抗蚀膜的局部区域上选择性地形成第一液体膜，并排出所述供给的第一化学溶液，其中所述第一液体膜具有液流(72b、72d、72e)，所述第一液体膜形成于所述抗蚀膜和所述投影光学系统(33)之间；利用所述形成的第一液体膜，将形成于所述标线片(32)上的所述图形转移(ST206)到所述抗蚀膜，以在所述抗蚀膜中形成潜像；从气体注入部分(21)向所述抗蚀膜的部分表面喷射气体(22)；在所述衬底的基本整个表面上扫描所述气体注入部分(21)，以在所述抗蚀膜的表面上喷射气体(22)；在所述扫描步骤之后加热(ST210)其中形成有所述潜像的所述抗蚀膜；以及显影(ST211)所述抗蚀膜，以从所述加热的抗蚀膜形成抗蚀图形。
12.根据权利要求11的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述气体注入部分(21)是气刀。
13.根据权利要求11的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述方法还包括在将所述衬底(10)放置(ST205)到所述曝光装置上的所述步骤之前，在所述抗蚀膜上形成保护膜。
14.根据权利要求11的抗蚀图形形成方法，其特征在于，构成所述抗蚀膜的材料之一是酸形成剂或酸捕获剂，进行清洁(ST203)所述抗蚀膜表面的步骤，以在所述转移步骤(ST206)之前除去所述抗蚀膜表面上的所述酸形成剂或酸捕获剂。
15.根据权利要求14的抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述清洁步骤(ST203)在所述抗蚀膜上供给溶解所述酸形成剂或酸捕获剂的第三化学溶液(14)。
16.一种抗蚀图形形成方法，其特征在于，所述方法包括在衬底(10)上形成(ST202)抗蚀膜；将其上形成有所述抗蚀膜的所述衬底(10)和其上形成有图形的标线片(32)放置(ST205)到包括投影光学系统(33)的曝光装置上；在所述抗蚀膜上供给第一化学溶液，以在所述抗蚀膜的局部区域中选择性地形成第一液体膜，并排出所述供给的第一化学溶液，其中所述第一液体膜具有液流(72b、72d、72e)，所述第一液体膜形成于所述抗蚀膜和所述投影光学系统(33)之间；当在选择性地形成所述第一液体膜的区域中包括所述抗蚀膜的边缘(70)时，控制所述第一液体膜的液流(72b、72d、72e)的方向，以从将所述图形转移到其上的区域流向所述衬底(10)上的所述抗蚀膜的边缘(70)；利用所述形成的第一液体膜，将形成于所述标线片(32)上的所述图形转移(ST206)到所述抗蚀膜，以在所述抗蚀膜中形成潜像；在所述转移步骤(ST206)之后加热(ST210)其中形成有所述潜像的所述抗蚀膜；以及显影(ST211)所述抗蚀膜，以从所述加热的抗蚀膜形成抗蚀图形。
17.根据权利要求16的抗蚀图形形成方法，其特征在于，根据扫描曝光配置进行所述转移步骤(ST206)，所述配置相对于所述投影光学系统(33)水平移动所述衬底(10)和所述标线片(32)，以及以与所述液流(72b、72d、72e)的方向基本相反的方向移动所述衬底(10)。
18.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法包括制备半导体晶片(10)；在所述半导体晶片(10)上形成(ST202)抗蚀膜；将其上形成有所述抗蚀膜的所述半导体晶片(10)和其上形成有图形的标线片(32)放置(ST205)到包括投影光学系统(33)的曝光装置上；在所述抗蚀膜上供应第一化学溶液，以在所述抗蚀膜的局部区域上选择性地形成第一液体膜，并排出所述供给的第一化学溶液，其中所述第一液体膜具有液流(72b、72d、72e)，所述第一液体膜形成于所述抗蚀膜和所述投影光学系统(33)之间；利用所述形成的第一液体膜，将形成于所述标线片(32)上的所述图形转移(ST206)到所述抗蚀膜，以在所述抗蚀膜中形成潜像；在所述抗蚀膜上供给(ST208)第二化学溶液，以在所述半导体晶片(10)的基本整个表面上形成第二液体膜；除去(ST209)所述第二液体膜；在所述除去步骤(ST209)之后加热(ST210)其中形成有所述潜像的所述抗蚀膜；以及通过显影(ST211)所述加热的抗蚀膜，在所述半导体晶片(10)上形成抗蚀图形(ST211)。
19.一种曝光装置，其特征在于，所述装置包括曝光单元(120)，其包括投影光学系统(33)和第一化学溶液供给/排出子单元(125)，其中所述系统(33)通过将标线片(32)图形转移到抗蚀膜在形成于衬底(10)上的抗蚀膜中形成潜像，所述子单元(125)选择性地在所述抗蚀膜和所述投影光学系统(33)之间在所述抗蚀膜的局部区域中形成具有液流(72b、72d、72e)的第一液体膜；以及水处理单元(130)，其在包括其中形成有所述潜像的所述抗蚀膜的所述衬底(10)的基本整个表面上形成第二液体膜，并除去所述第二液体膜。
20.根据权利要求19的曝光装置，其特征在于，当在选择性地形成所述第一液体膜的区域中包括所述抗蚀膜的边缘(70)时，所述第一化学溶液供给/排出子单元(125)控制所述第一液体膜的液流(72b、72d、72e)的方向，以从将所述图形转移到其上的区域(51)流向所述衬底(10)上的所述抗蚀膜的边缘(70)。
全文摘要
在浸液曝光中，一种抑制抗蚀图形缺陷的抗蚀图形形成方法包括将其上形成有抗蚀膜的衬底(10)和其上形成有图形的标线片(32)放置(ST205)到曝光装置上；在抗蚀膜上供给第一化学溶液，以在抗蚀膜上的局部区域中选择性地形成第一液体膜，并排出所述溶液，所述第一液体膜具有液流(72b、72d、72e)并形成于抗蚀膜和投影光学系统(33)之间；通过第一液体膜将标线片(32)的图形转移(ST206)到抗蚀膜以形成潜像；在抗蚀膜上供给(ST208)第二化学溶液，以清洁抗蚀膜；加热(ST210)抗蚀膜；以及显影(ST211)抗蚀膜，以从抗蚀膜形成抗蚀图形。
文档编号G03F7/38GK1674228SQ200510056980
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年3月24日
发明者伊藤信一 申请人:株式会社东芝