台湾TSMC社のエンジニアにより、光学顕微鏡での観察画像から同観察場所のSEM画像を観察する事で、欠陥の原因を追跡する手法が確立された。その結果、300mmの液浸ウェーハの平均欠陥数を19.7パーティクル/ウェーハから4.8パーティクル/ウェーハに減らすことができた。今年2月、Lin-Hung Shiu氏、Fu-Jye Liang氏ら同社の研究者は、SPIE Advanced Lithography Conferenceで液浸に関連する欠陥排除法に関する発表を行った1）。

　一般的な液浸関連の欠陥には、空隙、ウォータマーク、パーティクル、パーティクルプリント欠陥が挙げられる。液浸関連の欠陥を識別するためには、光学顕微鏡やSEMを使った従来の観察手法よりも効果的な方法を用いなければならない。Shiu氏によると、従来の方法は非常に時間がかかっていただけでなく、不鮮明なレジストパターンが発生した場合、それがウォータマークによるものなのか、露光中落ちたパーティクルによるぼけなのか判断が困難であった。同社の手法によると、前記のパーティクルの原因により、露光工程でのパーティクルぼけが発生すると明確に断定できる。パーティクル欠陥によるプリントを大きく減らすことができた場合、欠陥数自身も著しく減らすことができる。

　TSMCのこれまでの研究によると2）、前回露光時の水分のリークによって液浸フードが発生する場合、今現在の露光場所にパーティクルが発生する傾向があることを発見している。これはプリント欠陥の原因となるものである。レジストコートウェーハやベアシリコンウェーハをシミュレーション、テストすることにより、水分リークの追跡を露光中におけるウェーハの位置関数としてモデル化することができた。また、これらのシミュレーションやテストにより、前記の欠陥種が液浸フード、残留物源、重要な液浸設定のいずれに起因するのか判断する事ができた。

　この研究により、一般的なレジストパターンの欠陥は露光後に検査ツールを使って発見する事ができ、パーティクル、ウォータマーク、ポリマー残留のいずれかに分類された。ウェーハがBARC（Bottom Antireflective Coating）層、レジストやトップコート層でコートされ、それから液浸露光装置を使って露光された。その後、従来の欠陥検査ツールを使った検査の後、SEM観察が行われた。大抵の欠陥の大きさは2 _m未満。欠陥の時間遅れ画像（TDI）はSEM画像を使って補正され、TDIのライブラリが蓄積された。

　発見された欠陥の多くが液浸時の残渣に起因していており、後の露光時にプリントされていた。歪曲したパターン欠陥は、液浸フードから液滴がリークし、液浸のトップコートとレジスト間の界面に拡散することで発生し、トップコートの膨張を発生させる。露光光はこの液滴「バンプ」に照射されると、光の散乱やパターンの歪曲を発生させる。多くの場合、液滴による現像液の希釈により、角部のパターンで分解能が得ることができない。これがウォータマーク、ウォータステイン、パーティクル、ポリマー残留、空隙欠陥を促すことになる。

　液浸フードは露光部分の大きさよりも大きいので、露光中は露光部分近辺も覆う事になる。露光部分以外のウォータステイン（～5_m）が全体的に乾燥すると、次の露光時に影響を与える。液浸フード中の水分は露光部分から素早く移動するので、プリント画像ではウォータステインの中心部のみが観察される。同社エンジニアは、トップコートを用いたとしても、パーティクルプリント欠陥を除去するのは非常に難しいと認めている。しかし、それをうまく行う方策が一つあり、露光シーケンスの方向を変えることである。当初のステップ/スキャンルーティーンでは、X軸方向にステップし、それからそれと垂直なY軸方向にスキャンを行う。リークした液滴はパーティクルを移動させ、露光を行っていない部分に残留する。それら液滴は、液浸液量の制御用のエアナイフを使ってすぐに乾燥される。新しいルーティーンでは、ステップ方向を露光のスキャン方向と平行に設定する（つまり双方ともY軸）。そうすることで、これまで発生していた残留物はその後の露光工程でプリントされることはない。この手法により、欠陥数を19.7パーティクル/ウェーハから 4.8 パーティクル/ウェーハにすることができた。

L.H. Shiu et al., "Immersion Defect Reduction, Part II: The Formation Mechanism and Reduction of Patterned Defects ," Optical Microlithography XX, Proc. SPIE, 2007, Vol. 6520, No. 652038.

F.J. Liang et al., "Immersion Defect Reduction, Part I: Analysis of Water Leaks in An Immersion Scanner ," Optical Microlithography XX, 2007, Proc. SPIE, Vol. 6520, No. 6520193.