專利名稱：浸潤式微影方法和儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種微影技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種浸潤式微影技術(shù)。
背景技術(shù)：
微影是一種將光罩上的圖案轉(zhuǎn)移到覆蓋在晶圓表面的光阻上的步驟。浸潤式微影是一種先進的微影制程技術(shù)，其曝光過程的進行是透過晶圓表面與鏡頭之間所填充的液體。比起一般在空氣中使用的鏡頭，使用浸潤式微影技術(shù)可以達到更高的數(shù)值孔隙(Numerical Aperture)，因而有更好的解析度。其次，由于更小的元件特征具有較少的聚焦深度，因此正當(dāng)朝著印制更小元件特征的同時，浸潤法能讓聚焦深度的減少趨緩。再者，由于在曝光波長未改變情況下，即可獲得上述優(yōu)點，因此利用現(xiàn)有的材料與方法可進一步擴展至更小的特征大小。
由此可見，上述現(xiàn)有的浸潤式微影方法在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決浸潤式微影方法存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的浸潤式微影方法，便成了當(dāng)前業(yè)界極需改進的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的浸潤式微影方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種的浸潤式微影方法，能夠改進一般現(xiàn)有的浸潤式微影方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的浸潤式微影方法存在的缺陷，而提供一種成本低廉兼具更好的解析度的新的浸潤式微影方法，所要解決的技術(shù)問題是使鏡頭可以有更高的數(shù)值孔隙，因而有更好的解析度。本發(fā)明藉由添加較便宜的填充浸式曝光液體，不僅可印制更小元件特征，更降低其制造成本，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種浸潤式微影方法，其至少包括形成一光阻于一基板上；利用由至少一百萬赫茲超音波源振動的一沖洗液來沖洗該光阻；以及當(dāng)該光阻浸于一液體內(nèi)時，將該光阻暴露于一放射源下。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
前述的浸潤式微影方法，其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用內(nèi)含去離子水的一振動沖洗液。
前述的浸潤式微影方法，其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用內(nèi)含一界面活性劑的一振動沖洗液。
前述的浸潤式微影方法，其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用內(nèi)含一緩沖劑的一振動沖洗液。
前述的浸潤式微影方法，其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用內(nèi)含一高分子聚合物的一振動沖洗液。
前述的浸潤式微影方法，其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用一百萬赫茲超音波振動的一沖洗液浴或一沖洗液噴液。
前述的浸潤式微影方法，其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用至少一百萬赫茲超音波轉(zhuǎn)能器(Megasonic Tranducer)，且該音波轉(zhuǎn)能器的頻率范圍介于約10KHz至約1000KHz之間。
前述的浸潤式微影方法，其更至少包括在使用超音波振動的該沖洗液沖洗該光阻之前，先進行一前處理步驟，其中該前處理步驟是選自于由加熱該基板與該光阻的步驟以及利用去離子水沖洗該光阻的步驟所組成的一族群。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種浸潤式微影儀器，其至少包括一鏡頭，用以將放射線直接投射至形成于一基板上的一光阻；一介面，位于該鏡頭與該光阻之間；一入口，用來將一液體溶液導(dǎo)入位在該鏡頭與該光阻之間的該介面；一出口，用來將該液體溶液從該介面排出；以及至少一百萬赫茲超音波轉(zhuǎn)能器，用以振動該介面中的該液體溶液。
前述的浸潤式微影儀器，其中所述的液體溶液至少包括一百萬赫茲超音波沖洗液，且該液體溶液是選自于由浸式曝光液體、去離子水、界面活性劑、高分子聚合物及其組合所組成的一族群。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明浸潤式微影方法至少具有下列優(yōu)點根據(jù)本發(fā)明，在浸式曝光后，對晶圓進行后曝光烘烤、光阻顯影與加熱基板與光阻等步驟。這些步驟可以用以增進晶圓與光阻的附著力、移除溶劑、增加光阻的抗蝕性等。
應(yīng)用本發(fā)明的微影制程方法，其成本低廉且解析度高，因此可以達到更小的元件特征。
綜上所述，本發(fā)明特殊的浸潤式微影方法，其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類產(chǎn)品中未見有類似的方法公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在方法或功能上皆有較大的改進，在技術(shù)上有較大的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的浸潤式微影方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是一種使用百萬赫茲超音波沖洗的浸潤式微影制程的實施例的簡化流程圖。
圖2是一種執(zhí)行使用百萬赫茲超音波沖洗的浸潤式微影制程的設(shè)備的實施例的簡化示意圖。
10形成光阻于晶圓表面上 12加熱14冷卻 16百萬赫茲超音波沖洗18浸式曝光 20曝光后烘烤22光阻顯影 24加熱30設(shè)備 32投影光學(xué)儀器34晶圓 36超音波轉(zhuǎn)能器38介面 40入口42出口具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的浸潤式微影方法其具體實施方式
、方法、特征及其功效，詳細說明如后。
浸式曝光(Immersion Exposure)的步驟可在晶圓與鏡頭之間的空隙加入去離子水或其他適合的浸式曝光液體。雖然曝光時間很短，光阻材料仍可能會溶于浸式曝光液體中，而造成無法預(yù)知的問題。例如，溶入浸式曝光液體的光阻可能會附著到鏡頭表面上，因而影響關(guān)鍵尺寸的一致性(Critical Dimension Uniformity)。附著在鏡頭的光阻可能不易清除，而可能需要更頻繁地維護與更新儀器。溶解的光阻可至少包括光酸產(chǎn)生劑(Photo Acid Generator；PAG)，當(dāng)光阻與浸潤液體接觸時，將光酸產(chǎn)生劑釋放至浸潤液體中。溶解的光酸產(chǎn)生劑通常被認為是造成鏡頭污染的主要原因。其他溶解的物質(zhì)像是光阻高分子聚合物、抑制劑(Quencher)、溶劑(Solvent)、脫氣(Outgas)亦會污染鏡頭，而影響曝光效果。先前技術(shù)中有提到在光阻上涂布特別的物質(zhì)來減少光阻材料溶出的沖擊。然而這種方法卻提高了整體制作時間與成本。
除了光阻溶入浸式曝光液體的問題外，另一個問題是微泡會在液體內(nèi)生成與凝聚。在曝光的過程中，附著在光阻上的微泡會導(dǎo)致轉(zhuǎn)移影像的不正確。
請參閱圖1所示，是繪示微影過程的實施例的簡化流程圖。在步驟10中，形成光阻于晶圓基板的表面上。光阻可以是負光阻或是正光阻，也可以是用現(xiàn)存材料或是日后發(fā)展出來材料所制成。例如，光阻可以是化學(xué)倍增式光阻(Chemical Amplification Resist)，也可以是一個、兩個、多重成份的光阻系統(tǒng)。應(yīng)用光阻時，可利用旋涂(Spin Coating)或是其他合適的程序。在應(yīng)用光阻之前，晶圓可事先經(jīng)過處理，以備進入接下來的微影程序。例如，在應(yīng)用光阻之前，晶圓可先經(jīng)清洗、烘干及/或涂抹一層增進附著力的物質(zhì)。
在步驟12中，加熱晶圓，以排除溶劑，增進晶圓與光阻間的附著力，并且利用退火(Anneal)來消除在旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力。步驟12即一般所謂的軟烤過程(Soft Bake Process)，舉例而言，通常是將晶圓加熱至約90℃至約140℃。晶圓的加熱時間可例如持續(xù)約30秒至約200秒。而后，晶圓可獲準(zhǔn)進入步驟14，來進行冷卻。
在步驟16中，對晶圓進行百萬赫茲的超音波沖洗處理。百萬赫茲的超音波沖洗是利用頻率介于約10KHz至約1000KHz的振蕩或脈動液體來沖洗晶圓。把晶圓沉浸在裝于槽內(nèi)的百萬赫茲超音波振動液體或是置于噴液噴嘴(Spray Nozzle)下。舉例而言，百萬赫茲超音波沖洗液體通常可至少包含去離子水，且可另外包含界面活性劑、高分子聚合物及/或緩沖劑等成份。合適的界面活性劑的一個例子包括全氟辛烷磺酸(PFOS)。合適的高分子聚合物的一個例子包括八氟環(huán)丙烷(C3F8)。合適的緩沖劑的一個例子包括磷酸(Phosphate)。界面活性劑可以是現(xiàn)在已知或日后發(fā)展出的離子、陰離子性的界面活性劑。一種或多種百萬赫茲超音波轉(zhuǎn)能器可用以在沖洗液內(nèi)產(chǎn)生振蕩能量。百萬赫茲超音波沖洗步驟可用以移除光阻物質(zhì)內(nèi)的水溶分子，以防止其在浸式曝光中溶出。百萬赫茲超音波沖洗步驟可用以移除光阻物質(zhì)內(nèi)的氣體。百萬赫茲超音波沖洗步驟亦可用以將光阻內(nèi)部的水分子引出，以增加光阻的親水性。光阻的親水性增加可以在對準(zhǔn)階段運動(AlignmentStage Movement)、曝光、曝光儀器活動期間阻止微泡形成。因此，百萬赫茲超音波沖洗步驟是用以移除可能溶出的分子，以及填充光阻內(nèi)會污染浸潤曝光液體的氣穴(Air Pocket)。百萬赫茲超音波沖洗會持續(xù)進行約5秒至約10分鐘。浸潤液體會灑到晶圓上，或是注入浸潤浴(Immersion Bath)然后將液體排掉。
在其中的一個應(yīng)用，如圖2所示，百萬赫茲超音波沖洗與浸潤曝光可在同一個反應(yīng)室中進行。設(shè)備30包括投影光學(xué)儀器32，而此投影光學(xué)儀器32用來將放射光線直接發(fā)射到晶圓34上。一個或多個百萬赫茲超音波轉(zhuǎn)能器36可在百萬赫茲超音波沖洗步驟時開啟，接著于浸式曝光步驟時關(guān)掉。百萬赫茲超音波溶液與浸式曝光液可透過入口40而引入位于晶圓34與光學(xué)鏡頭之間的介面38，再經(jīng)由出口42排掉。入口40可至少包括一個噴水噴嘴。百萬赫茲超音波能源產(chǎn)生器(Megasonic Energy Generator)耦合到此噴水噴嘴。晶圓34放置在晶圓平臺(Wafer Stage)44上，其中此晶圓平臺44可至少包括真空盤，藉以將晶圓固定在適當(dāng)?shù)牡胤?。而晶圓平臺44可根據(jù)所需沖洗與掃描動作來移動或是旋轉(zhuǎn)。在百萬赫茲超音波沖洗步驟后，接著可進行一個或多個額外的去離子水沖洗步驟，其中此去離子水沖洗步驟可在設(shè)備30中執(zhí)行。其他的替代方法還有可將晶圓轉(zhuǎn)移到與百萬赫茲超音波能源產(chǎn)生器耦合的槽，來進行百萬赫茲超音波沖洗步驟。能源產(chǎn)生器攪動并提供能量予浸潤溶液來沖洗晶圓。
在步驟18中，進行浸潤曝光步驟。把晶圓與光阻浸入浸潤式曝光液體中，并透過光罩而暴露在放射源下。放射源可以是紫外線光源，例如氟化氪(KrF，248nm)、氟化氬(ArF，193nm)、或氟(F2，157nm)準(zhǔn)分子雷射。晶圓暴露在放射源下持續(xù)一預(yù)設(shè)時間，其中此預(yù)設(shè)時間是取決于所用光阻的種類、紫外線光源的強度及/或其他的因素。舉例而言，曝光時間可持續(xù)約0.2秒至約30秒之間。
在步驟20中，接著加熱已曝光過的光阻，以進行曝光后烘烤處理。這個步驟會讓曝光光酸與高分子聚合物發(fā)生反應(yīng)，而讓高分子聚合物溶解。晶圓可例如加熱至溫度介于約85℃至約150℃之間，且加熱時間可持續(xù)約30秒至約200秒。移除已曝光的光阻(正光阻)或未曝光的光阻(負光阻)，而留下所需的罩幕圖案。將晶圓浸于顯影液中持續(xù)一段預(yù)設(shè)時間，在這段預(yù)設(shè)時間內(nèi)會溶解或移除掉一部份的光阻。舉例而言，可將晶圓浸于顯影液中約5秒至約60秒。顯影液的成分是依光阻的成分而定。
在步驟24中，加熱晶圓以進行顯影后硬烤。這個步驟進一步移除溶質(zhì)、增進附著力，并且增加光阻的抗蝕刻性。舉例而言，可將晶圓加熱至溫度介于約90℃至約130℃之間，且加熱時間可例如持續(xù)約30秒至約200秒。而后，具有圖案化光阻的晶圓可用來形成一或多層的材料層，來形成元件特征。
浸式曝光之前的百萬赫茲超音波沖洗步驟中，移除在曝光過程中易溶入浸式曝光液體的光阻分子，以及填滿可能導(dǎo)致微泡生成的空隙。這些在浸式曝光液體內(nèi)的污染物質(zhì)會破壞曝光過程。例如，光阻分子可能附著在鏡頭上而改變鏡頭的光學(xué)效果、改變液體的折射指數(shù)、危及關(guān)鍵尺寸的一致性。附著在鏡頭以及其他硬體上的光阻亦可能需要額外的設(shè)備維護。微泡的生成亦會影響液體的折射指數(shù)，而產(chǎn)生錯誤的光阻圖像。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種浸潤式微影方法，其特征在于其至少包括以下步驟形成一光阻于一基板上；利用由至少一百萬赫茲超音波源振動的一沖洗液來沖洗該光阻；以及當(dāng)該光阻浸于一液體內(nèi)時，將該光阻暴露于一放射源下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸潤式微影方法，其特征在于其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用內(nèi)含去離子水的一振動沖洗液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸潤式微影方法，其特征在于其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用內(nèi)含一界面活性劑的一振動沖洗液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸潤式微影方法，其特征在于其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用內(nèi)含一緩沖劑的一振動沖洗液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸潤式微影方法，其特征在于其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用內(nèi)含一高分子聚合物的一振動沖洗液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸潤式微影方法，其特征在于其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用一百萬赫茲超音波振動的一沖洗液浴或一沖洗液噴液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸潤式微影方法，其特征在于其中沖洗該光阻的步驟至少包括使用至少一百萬赫茲超音波轉(zhuǎn)能器(MegasonicTranducer)，且該音波轉(zhuǎn)能器的頻率范圍介于約10KHz至約1000KHz之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸潤式微影方法，其特征在于其更至少包括在使用超音波振動的該沖洗液沖洗該光阻之前，先進行一前處理步驟，其中該前處理步驟是選自于由加熱該基板與該光阻的步驟以及利用去離子水沖洗該光阻的步驟所組成的一族群。
9.一種浸潤式微影儀器，其特征在于其至少包括一鏡頭，用以將放射線直接投射至形成于一基板上的一光阻；一介面，位于該鏡頭與該光阻之間；一入口，用來將一液體溶液導(dǎo)入位在該鏡頭與該光阻之間的該介面；一出口，用來將該液體溶液從該介面排出；以及至少一百萬赫茲超音波轉(zhuǎn)能器，用以振動該介面中的該液體溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的浸潤式微影儀器，其特征在于其中所述的液體溶液至少包括一百萬赫茲超音波沖洗液，且該液體溶液是選自于由浸式曝光液體、去離子水、界面活性劑、高分子聚合物及其組合所組成的一族群。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種浸潤式微影方法，其至少包括以下步驟形成光阻于基板上；利用由至少一百萬赫茲超音波源振動的沖洗液來沖洗光阻；當(dāng)光阻浸于液體內(nèi)時，將光阻曝露于放射源下；以及將光阻顯影。
文檔編號G03F7/00GK1779573SQ20051007533
公開日2006年5月31日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者張慶裕 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司