專利名稱：用于為浸潤式光刻提供限制液體的設(shè)備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片制造，更加特別地涉及更有效地在光刻操作中實施光致抗蝕劑的圖案化所用的設(shè)備與技術(shù)。
2.現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件制造的首要事項是選擇性地在基板的微小適當(dāng)?shù)男纬蓞^(qū)域進行操作的能力。在對半導(dǎo)體器件實現(xiàn)更高效能的水平以及更高功能性密度的持續(xù)需求下，微電子產(chǎn)業(yè)肩負(fù)著運用新的工藝以便進一步降低半導(dǎo)體器件的最小特征尺寸的使命。
圖1顯示了簡化的光刻操作20的實施例。在操作20中，光源26產(chǎn)生穿過中間掩模版28的光，中間掩模版通常是利用在一透明玻璃板上沉積的一個鉻光掩模而制成的，接著通常將光掩模涂上光致抗蝕劑，再用圖案產(chǎn)生器在光致抗蝕劑上形成一圖案，接著使光致抗蝕劑顯影，之后利用化學(xué)方式處理光掩模，從而從玻璃板上去除除該圖案外的所有物質(zhì)。為了在光致抗蝕劑上形成一圖案，圖案產(chǎn)生器利用一電子束在光致抗蝕劑上產(chǎn)生特征，穿過中間掩模版28的光可以將已涂布于基板22表面的光致抗蝕劑24圖案化，再用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的程序處理光致抗蝕劑，從而在基板22上產(chǎn)生所需的特征。
當(dāng)特征尺寸減小時，器件即可變小或雖仍維持相同的尺寸但可更加緊密地封裝，因此將半導(dǎo)體器件圖案化所使用的光刻技術(shù)必須同時進步以便減小特征尺寸，從而獲得更小和更緊密的半導(dǎo)體器件。為了實現(xiàn)這個目的，光刻技術(shù)須逐漸提升其解決日益縮小的線寬的能力，該分辯率極限主要由將光致抗蝕劑圖案化的光的波長決定。因此通過光刻技術(shù)減小器件的臨界尺寸(CD)的主要方法之一為持續(xù)減小用于暴光光致抗蝕劑的輻射波長以便產(chǎn)生適當(dāng)形成的圖案輪廓。
當(dāng)晶片發(fā)展成具有收縮的幾何形狀的較高密度晶片時，高分辯率的光刻透射將更加具有挑戰(zhàn)性；此外，當(dāng)金屬化互連線技術(shù)轉(zhuǎn)換到雙重金屬鑲嵌工藝時，在電介質(zhì)上形成洞或渠圖案的光刻技術(shù)不僅變得更加關(guān)鍵，而且對產(chǎn)率及可靠度有直接影響。特別地，利用更短波長的光學(xué)光刻常常用于光致抗蝕劑圖案化上。例如已經(jīng)嘗試?yán)玫椭?57nm的波長。不幸地是，目前的光學(xué)光刻法及工具必須改變成利用該更短的波長。遺憾的是，為了從一較長波長工藝改變到該157nm波長工藝，通常必須改變光學(xué)光刻工具，例如使用不同的光學(xué)材料及不同的透鏡原理，以及改變光掩模材料。
因此，需要一種可利用與現(xiàn)有系統(tǒng)相同的光掩模、光致抗蝕劑、以及透鏡原理，但同時又可提供因使用更短的波長而將該光致抗蝕劑圖案化所產(chǎn)生的更鮮明的圖案輪廓。
發(fā)明概述廣泛來說，本發(fā)明通過提供以一種最佳且有效的方式實施光刻的方法與設(shè)備，以滿足這些需求。應(yīng)該理解本發(fā)明可以許多方式完成，包括工藝、設(shè)備、系統(tǒng)、裝置或方法。下面將說明本發(fā)明的幾個發(fā)明在一實施例中提供一種處理基板的方法，其包括產(chǎn)生一流體彎月形部以處理該基板，其中該流體彎月形部通過添加液體至其中，并利用抽氣方式從該流體彎月形部去除流體來定時補充流體。該方法還包括將該流體彎月形部涂于基板表面的光致抗蝕劑上，并使圖案化的光透射穿過該流體彎月形部到基板表面的光致抗蝕劑上。
在另一實施例中提供一種處理基板的設(shè)備，其包括一接近頭，其用于產(chǎn)生有助于基板表面的光致抗蝕劑圖案化的流體彎月形部，其中該流體彎月形部是通過添加液體至其中、并利用抽氣方式從該流體彎月形部去除流體以定時補充流體。該設(shè)備還包括一至少部分定位于該接近頭內(nèi)的光刻透鏡結(jié)構(gòu)，該光刻透鏡結(jié)構(gòu)具有一光刻透鏡，其在操作中與該流體彎月形部直接接觸。該光刻透鏡結(jié)構(gòu)從該光刻透鏡施加一圖案化的光穿過流體彎月形部而將基板表面上的光致抗蝕劑圖案化。
又在另一實施例中提供一種處理基板的設(shè)備，其包括可產(chǎn)生流體彎月形部以處理基板表面的接近頭，其中該流體彎月形部通過添加液體至其中、并利用抽氣方式從該流體彎月形部去除流體以定時補充流體。該設(shè)備還包括在該接近頭內(nèi)的光產(chǎn)生源，其中該光產(chǎn)生源在操作中與該流體彎月形部直接接觸。該光產(chǎn)生源可將圖案化的光施加于并穿過流體彎月形部。該圖案化的光在進入該流體彎月形部前具有第一波長，以及當(dāng)其穿過該流體彎月形部而施加于光致抗蝕劑時具有一有效波長，其中該有效波長比該第一波長短。
在另一實施例中提供一種處理基板的方法，其包括在基板表面產(chǎn)生一彎月形部，并利用光刻光穿過該彎月形部以進行基板表面的光刻處理。
又在另一實施例中提供一種光刻設(shè)備，其包括一可在基板表面產(chǎn)生彎月形部的接近頭。該設(shè)備還包括一從接近頭照射光刻光并穿過彎月形部的光源，其中該光刻光與基板表面直接接觸，以使光刻處理得以進行。
本發(fā)明具有許多優(yōu)勢。其中最值得注意的是這里說明的設(shè)備與方法，可通過將光學(xué)信號的波長轉(zhuǎn)換成更短的有效波長，而在浸潤式光刻操作中有效地將光致抗蝕劑圖案化。利用具有光刻透鏡的接近頭可以產(chǎn)生更短的有效波長，該光刻透鏡可直接接觸一流體彎月形部，用于使光學(xué)信號后穿過該流體彎月形部而傳輸?shù)交灞砻娴墓庵驴刮g劑層。
具有光刻透鏡的接近頭能夠最佳地操控流體的應(yīng)用并從晶片中去除流體，從而產(chǎn)生光學(xué)信號可穿過其發(fā)送光學(xué)信號的流體彎月形部。可以有效地移動該流體彎月形部，而不喪失重要的穩(wěn)定性。另外，該流體彎月形部可以新液體補充，從而通過大幅減小流體彎月形部內(nèi)的起泡及污染情形而改良光刻工藝。此外，使用這里描述的流體彎月形部，可大幅減少晶片表面所殘留的污染物，因此，通過使用可縮短來自光刻透鏡的光學(xué)信號的有效波長的流體彎月形部，可以使用諸如一般用于較長波長光刻法的透鏡及光學(xué)儀器的設(shè)備，從而產(chǎn)生比通常所用的更加精確和鮮明的圖案。
通過下面結(jié)合附圖進行詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其他方面及優(yōu)勢將變得明顯，所述描述以實例的方式示出了本發(fā)明的原理。
附圖簡述下面通過結(jié)合附圖詳細(xì)描述將容易地理解本發(fā)明。為了便于描述，同樣的參考數(shù)字表示同樣的結(jié)構(gòu)元件。
圖1顯示了一個簡化的光刻操作的實例。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的晶片處理系統(tǒng)。
圖3A是顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有光刻透鏡結(jié)構(gòu)的接近頭。
圖3B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接近頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖3C是根據(jù)本發(fā)明一個實施例在操作中的接近頭。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接近頭，其具有可供選擇的示范入口/出口配置。
圖4B顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接近頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，其具有可供選擇的示范入口/出口配置。
圖4C顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接近頭，其正進行光刻操作。
實施方式下面公開了一種用于處理基板的方法與設(shè)備的發(fā)明。尤其是提供了一種在光刻操作中將光致抗蝕劑圖案化的高效和實際的方式。在下列說明中將陳述許多特殊的細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的徹底理解。然而應(yīng)該理解本發(fā)明在不采用部分或全部這些特殊細(xì)節(jié)的情況下，仍然可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員所實施。在其余例子中，沒有詳細(xì)說明已熟知的工藝操作，以避免對本發(fā)明造成不必要的混淆。
盡管本發(fā)明已經(jīng)就幾個較佳的實施例作了描述，但是仍然希望本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上述說明及研究附圖時可以理解其中各種不同的變化、增補、變更與等同方案。因此希望的是本發(fā)明將所有此類變化、增補、變更與等同方案囊括于本發(fā)明的真實精神與范圍內(nèi)。
下面的附圖均說明了一個示范性晶片處理系統(tǒng)的實施例，其中實施了最佳的光刻操作。特別地，下面的


了一個示范性晶片處理系統(tǒng)的實施例，其中在控制環(huán)境中利用接近頭產(chǎn)生了流體彎月形部，該控制環(huán)境包括至少部分位于接近頭內(nèi)部的光刻透鏡結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，光刻透鏡可與流體彎月形部接觸，并且使圖案化的光學(xué)信號透射穿過流體彎月形部到已涂布于基板表面的光致抗蝕劑。應(yīng)該理解將光致抗蝕劑涂布于基板上是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。通過使光學(xué)信號透射穿過流體彎月形部并使光學(xué)信號作用于光致抗蝕劑上，光學(xué)信號的波長可改變至一更短的有效波長，因此可獲得更加精確的光致抗蝕劑圖案。因此，可以利用一更加精確的光致抗蝕劑圖案化方式，而在半導(dǎo)體晶片內(nèi)產(chǎn)生可獲得更小和更密的特征的較小臨界尺寸。
應(yīng)該理解這里描述的系統(tǒng)是作為示范用的，任何可使接近頭移動到極接近晶片的適當(dāng)類型的配置均可采用。在所示的實施例中，接近頭可采用任何方便于光致抗蝕劑圖案化的方式移動。在一實施例中接近頭可配置成以任何通常與本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的步進機構(gòu)有關(guān)的方式移動。在另一實施例中，接近頭可以一光柵化的運動方式而移動。在另一實施例中，接近頭可以線性方式從晶片的中心部移動到晶片的邊緣。應(yīng)該理解，也可以使用其它實施例，其中接近頭可以線性方式從晶片的邊緣移動到在晶片直徑上相對的另一邊緣，或者可利用其它非線性的移動方式，例如輻射形運動、圓周運動、螺旋運動、鋸齒形運動等。所述運動還可以是用戶期望的任何適當(dāng)?shù)奶囟ㄟ\動輪廓，只要能夠完成期望的晶片光刻圖案即可。此外，這里描述的接近頭與晶片處理系統(tǒng)可用于完成對任何形狀及尺寸的基板進行光刻圖案化，所述基板例如是200mm晶片、300mm晶片、平板等。
應(yīng)該理解這里描述的方法與設(shè)備可用于任何適當(dāng)?shù)木幚硐到y(tǒng)，還應(yīng)該理解光刻透鏡可使用任何適當(dāng)?shù)慕咏^，該接近頭可產(chǎn)生穩(wěn)定但動態(tài)的流體彎月形部，而該流體彎月形部可與光刻透鏡接觸，并在晶片表面上進行光致抗蝕劑的光刻圖案化。如這里所用的光刻透鏡可以是任何適當(dāng)類型的光刻設(shè)備，其可使圖案化的光透射穿過該透鏡以使光致抗蝕劑圖案化。在一實施例中，光刻透鏡可以是固定在一縱列系統(tǒng)以形成光刻光系統(tǒng)的光刻透鏡結(jié)構(gòu)的一部分，其中該光刻光系統(tǒng)可包含一光源、一中間掩模版、以及一個或多個透鏡。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的晶片處理系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100包含一接近頭106，其可產(chǎn)生這里描述的流體彎月形部112。在一實施例中，該接近頭106可由臂104支撐，并且可移動到極接近晶片108上方處，晶片108表面上涂布有光致抗蝕劑110。根據(jù)所需的晶片結(jié)構(gòu)，該晶片108在光致抗蝕劑110下可具有任何適當(dāng)類型的層、高度、或材料。在一實施例中，晶片108可以一吸盤116支撐。應(yīng)該理解晶片108可以任何其他適當(dāng)?shù)姆绞街С谢驌瓮?，例如通過滾輪支撐晶片108的邊界。
應(yīng)該理解系統(tǒng)100可以任何適當(dāng)方式配置，只要接近頭可移動到極接近晶片處，在利用與流體彎月形部112接觸的光刻透鏡結(jié)構(gòu)200將光致抗蝕劑層圖案化時，得以產(chǎn)生并控制彎月形部即可?，F(xiàn)在參照圖3A至4C更詳細(xì)地說明該光刻透鏡結(jié)構(gòu)200。應(yīng)該理解極接近處可以是從晶片起算的任何適當(dāng)距離，只要仍可維持彎月形部并將光致抗蝕劑圖案化即可。在一實施例中，接近頭106(以及這里描述的任何其他接近頭)可位于從晶片108算起約0.1mm至約10mm處，以便在晶片108表面上產(chǎn)生流體彎月形部112。在一較佳實施例中，接近頭106(以及這里描述的任何其他接近頭)每個都距晶片大約0.5mm至大約4.5mm，從而在晶片表面產(chǎn)生流體彎月形部112，以及在一較佳實施例中，接近頭106可位于從晶片算起約2mm處，從而在晶片表面上產(chǎn)生流體彎月形部112。
在一實施例中，系統(tǒng)100、接近頭106可從己涂布于晶片108上的光致抗蝕劑的圖案化部分移動到未圖案化部分。應(yīng)該理解接近頭106可采用任何適當(dāng)?shù)姆绞揭苿?，只要接近頭106的移動可使在晶片108的光致抗蝕劑層上形成所需圖案即可，如上所述。晶片處理系統(tǒng)100的接近頭106也可以是任一適當(dāng)?shù)某叽缗c形狀，例如這里描述的任一接近頭。因此這里描述的不同配置可以在接近頭與晶片間產(chǎn)生一流體彎月形部；另外，光刻透鏡結(jié)構(gòu)200可使圖案化的光穿過一與流體彎月形部112直接接觸的透鏡而施加于光致抗蝕劑110上。一旦光從透鏡直接移動到流體彎月形部112，根據(jù)該流體的折射率，該光的有效波長將比尚未進入流體彎月形部前的光的有效波長更短。應(yīng)該理解可以采用可縮短來自光刻透鏡的光的有效波長的任何適當(dāng)液體，例如水、蔗糖或麥芽糖水溶液、或氯化物鹽類等。通過將流體彎月形部定位在與透鏡及光致抗蝕劑直接接觸處，彎月形部-透鏡界面以及液體-光致抗蝕劑界面處的折射均可大幅減小或消除。這樣可使來自光刻透鏡的圖案化的光移動穿過彎月形部而不發(fā)生折射，如此可縮短已圖案化的光的有效波長，利用下表1的公式可求得已圖案化的光的有效波長。
表1 在上述方程式中，λ為進入流體彎月形部前的已圖案化的光的波長，λeffect為施加到晶片表面光致抗蝕劑的已圖案化的光的有效波長。在一實施例中，水可作為浸潤式光刻用的液體。水的折射率為1.43，因此如果光刻透鏡施加波長193nm的光至流體彎月形部，作用于光致抗蝕劑上的光學(xué)信號的有效波長可縮短到大約135nm，因此通過使用其中使光刻透鏡與流體彎月形部的液體直接接觸的配置，可大幅減小來自光刻透鏡的光的有效波長。施加到晶片表面光致抗蝕劑上縮短了有效波長的光可使光致抗蝕劑形成任何適當(dāng)?shù)乃鑸D案。應(yīng)該理解來自光源的光可透射穿過中間掩模版，其可產(chǎn)生所需的圖案。該光源可以是可產(chǎn)生形成光致抗蝕劑圖案的光學(xué)信號的任何適當(dāng)設(shè)備，例如UV燈、受激準(zhǔn)分子激光器等；該中間掩模版可利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任何適當(dāng)方法制造。
在一實施例中，光刻透鏡結(jié)構(gòu)200固定在一圖案化的光產(chǎn)生設(shè)備上，如圖2中所示的縱列系統(tǒng)202。該縱列系統(tǒng)202可以是具有光源以及中間掩模版的任一適當(dāng)設(shè)備，其中來自光源的未圖案化的光可透射通過中間掩模版，產(chǎn)生用于透射通過形成光致抗蝕劑110圖案所用的光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的圖案化的光。應(yīng)該理解光刻透鏡結(jié)構(gòu)200可以是具有任一適當(dāng)配置和/或尺寸的任一適當(dāng)結(jié)構(gòu)，該任一適當(dāng)配置和/或尺寸至少部分形成于接近頭內(nèi)，這樣也可以幫助圖案化的光從縱列系統(tǒng)202透射到流體彎月形部112。在一實施例中，圖案化的光從縱列系統(tǒng)202穿過光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的透鏡直接到達流體彎月形部112。接著穿過流體彎月形部112到達晶片108表面上的光致抗蝕劑110。然后圖案化的光可施加于光致抗蝕劑110上，于是將圖案印在光致抗蝕劑110上。因此在一實施例中，光刻透鏡結(jié)構(gòu)200可在一通道內(nèi)包含一個或多個延伸穿過光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的透鏡，從而光可從接近頭106的頂端部分透射到接近頭106的底端部分。應(yīng)該注意圖案化的光可以任一適當(dāng)?shù)男问疆a(chǎn)生，這里描述的實施例本質(zhì)上僅僅用于示范。
通過將流體施加于晶片表面以及從該表面上去除流體，同時使圖案化的光施加于晶片表面上的光致抗蝕劑，流體彎月形部可移動經(jīng)過晶片以對晶片進行處理。在一實施例中，步進裝置可用于將光刻透鏡在待圖案化的晶片部分上方移動。當(dāng)光刻圖案化操作進行時，晶片108也可以一光柵化運動方式移動。應(yīng)該理解系統(tǒng)100可處理晶片的一個表面或晶片的頂面和底面兩個表面。
在一實施例中，通過使流體透過管道(例如這里描述的位于接近頭中的源入口及源出口)作用于晶片表面并從晶片表面去除流體可以產(chǎn)生流體彎月形部112。應(yīng)該理解管道如入口及出口在接近頭一面可具有開孔，并且該管道可以是任一適當(dāng)配置，只要可以利用這里描述的穩(wěn)定彎月形部即可。
在一示范實施例中，至少一氣體入口可與至少一真空出口相鄰，而該至少一真空出口可與至少一處理流體入口相鄰，以形成氣體-真空-處理流體的取向結(jié)構(gòu)，應(yīng)該理解也可以采用其他類型的取向結(jié)構(gòu)，如氣體-處理流體-真空、處理流體-真空-氣體、真空-氣體-處理流體等，根據(jù)所需的晶片工藝與所尋求改良的晶片處理機構(gòu)而定。在另一實施例中，可明智地采用氣體-真空-處理流體的取向結(jié)構(gòu)，并有效地產(chǎn)生、控制及移動位于接近頭與晶片間的彎月形部，以便處理晶片。利用控制彎月形部的能力，光刻透鏡可維持在一個位置上，所以液體/透鏡界面以及流體/光致抗蝕劑界面可減小作用于光致抗蝕劑上的光學(xué)信號的有效波長。
如果采取一穩(wěn)定的方式產(chǎn)生并維持流體彎月形部，則處理流體入口、氣體入口、以及真空出口可以任一適當(dāng)?shù)姆绞脚帕?，例如除該氣體入口，該真空出口以及該處理流體入口外，在一附加實施例中可以有氣體入口、處理流體入口和/或真空出口的其他組合，根據(jù)所需接近頭的配置而定。應(yīng)該理解氣體真空處理流體的取向結(jié)構(gòu)的具體配置可依應(yīng)用方式而改變。例如可改變氣體入口、真空、以及處理流體入口等位置彼此間的距離，使距離一致或不一致。此外，氣體入口、真空以及處理流體入口彼此間的距離大小可依接近頭106的尺寸、形狀、配置與工藝彎月形部的所需尺寸(也就是彎月形部的形狀和尺寸)而定。
在一實施例中，接近頭106可定位于極接近晶片108的頂部表面處，并且可以利用該氣體及處理流體入口與真空出口，以便產(chǎn)生與晶片108接觸的晶片處理彎月形部，如此可對頂部表面進行處理。在一實施例中，IPA/N2蒸氣氣體可當(dāng)作氣體而由氣體入口輸入，去離子水可當(dāng)做處理流體而從處理流體入口輸入。IPA與處理流體兩者基本上是同時輸入，在極接近晶片表面處可進行抽真空處理，以去除IPA蒸氣、處理流體、和/或可能存在于晶片表面的流體。應(yīng)該理解在示范實施例中雖然使用了IPA，但是也可以采用任何其他適當(dāng)類型的蒸氣，如任一適當(dāng)?shù)拇碱愓魵?乙醇、丙醇、丁醇、己醇等)、酮類、醚類、或其他可與用于產(chǎn)生流體彎月形部的液體互溶的有機化合物等，該蒸氣可通過一惰性氣體帶走而位于接近頭與晶片間區(qū)域的處理流體部分就是彎月形部。應(yīng)該理解這里所用的術(shù)語“輸出”可指從晶片108與特殊接近頭之間的區(qū)域去除流體，而術(shù)語“輸入”可指將流體導(dǎo)入到晶片108與特殊接近頭之間的區(qū)域。
在一實施例中，系統(tǒng)100還包含一流體供應(yīng)分配器，其可將流體供應(yīng)到接近頭106并從接近頭去除流體。應(yīng)該理解該流體供應(yīng)分配器可以是任何可以控制方式(例如岐管)來供應(yīng)及接收流體的適當(dāng)設(shè)備。在一實施例中，該流體供應(yīng)分配器從流體源接收流體。通過流體供應(yīng)控制器可以管理和控制該流體源，流體供應(yīng)控制器可以是任一可控制流體輸入到至接近頭106的適當(dāng)硬件/軟件。接著接近頭106可產(chǎn)生可處理晶片108的彎月形部112。
圖3A說明了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的接近頭。如上所述，該光刻透鏡200連接到可產(chǎn)生在晶片表面形成圖案的圖案化的光的任一適當(dāng)設(shè)備。在一實施例中，如圖2所示，圖案化的光產(chǎn)生設(shè)備是縱列系統(tǒng)202，其可固定在光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的頂端部分。光刻透鏡結(jié)構(gòu)200可包含一直接與流體彎月形部接觸而將圖案化的光透射穿過流體彎月形部到達光致抗蝕劑的透鏡。在一實施例中，該透鏡可由可透射所需波長的光的任何適當(dāng)材料制成，例如CaF2、石英等。
在一實施例中，接近頭106包含入口302、306、與出口304。在一浸潤式光刻操作的示范實施例中，接近頭106可產(chǎn)生一流體彎月形部，光刻透鏡結(jié)構(gòu)200可使圖案化的光透射穿過該流體彎月形部而在晶片108表面的光致抗蝕劑上形成圖案(如參照圖3B及3C進一步詳細(xì)說明的)。入口302和306可根據(jù)所需的特殊晶片處理操作，而分別輸入任何適當(dāng)表面張力降低氣體/蒸氣及處理流體。出口304可產(chǎn)生真空，其可從晶片108表面去除任意適量的表面張力降低氣體及處理流體(以及在晶片108上的任何其他流體)。因此，接近頭106可以產(chǎn)生這里描述的流體彎月形部，從而形成圖案化的光可透射穿過的流體媒介。在這種示范實施例中，接近頭106可處理晶片108，因此由縱列結(jié)構(gòu)內(nèi)部的中間掩模版形成的圖案可通過使圖案化的光傳輸通過光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的透鏡而轉(zhuǎn)印至光致抗蝕劑上。透鏡可與流體彎月形部直接接觸，因此來自透鏡的圖案化的光可透射進入并通過流體彎月形部到達光致抗蝕劑，該光致抗蝕劑可與接近頭106產(chǎn)生的流體彎月形部直接接觸。當(dāng)圖案化的光從光刻透鏡移動到流體彎月形部時，流體彎月形部的反射率可減小施加于光致抗蝕劑上的圖案化的光的有效波長。
應(yīng)該理解在接近頭106的另一實施例中，可省去入口302而僅保留入口306及出口304。在這種配置中，與接近頭處理表面的其余部分相比，出口304及入口306所處的區(qū)域可以是鋸齒狀。因此流體彎月形部可包含于該鋸齒狀區(qū)域內(nèi)，而無須使用承壓氣體和/或表面張力改變氣體。因此處理流體可通過入口306輸入并通過出口304去除，從而形成可進行光刻的穩(wěn)定彎月形部。
圖3B顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接近頭106內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。在一實施例中，接近頭106包含源入口302及306以及源出口304。在一實施例中，當(dāng)處理流體例如去離子水(DIW)通過源入口306而施加于晶片表面時，流體可形成流體彎月形部，該流體彎月形部可通過施加氣體例如從源入口302施加IPA/N2以及施加去除IPA/N2的源出口304進行限定。該流體彎月形部與光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的透鏡和晶片表面的光致抗蝕劑兩者接觸，從而提供一媒介，來自光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的圖案化的光可通過該媒介施加于光致抗蝕劑上。在一實施例中，光刻透鏡結(jié)構(gòu)200包含一可將圖案化的光從縱列系統(tǒng)直接透射到流體彎月形部的透鏡200a，如上所述，該源入口302可輸入任何類型的氣體，所述氣體可降低組成液體彎月形部的液體的表面張力。在一實施例中，氣體在流體彎月形部的液體/氣體邊界處產(chǎn)生表面張力梯度。在一實施例中，該氣體為一適當(dāng)?shù)膹埩钚粤黧w蒸氣，如醇類、酮類、或其他具有與用于產(chǎn)生流體彎月形部的流體互溶的張力活性性質(zhì)的有機化合物。在一較佳實施例中，該氣體是在氮氣中的異丙醇蒸氣(IPA/N2)。在該實施例中，IPA/N2可降低液體例如水的表面張力。因為在一實施例中，流體彎月形部內(nèi)的DIW是經(jīng)常補充的，所以在光刻操作期間晶片表面可保持在相當(dāng)干凈的狀態(tài)。此外，形成并維持流體彎月形部的硬件可以配置成使流體彎月形部中的氣泡保持在最小量或全部消除，從而使圖案化操作最佳化。按照這種方式，可以產(chǎn)生晶片表面上沒有污染物的穩(wěn)定彎月形部，因為水/氣體消除了在晶片表面留存污染物的水珠效應(yīng)，因而可以在處理后留下干燥清潔的表面。
在另一個實施例中，流體彎月形部可以維持在嚴(yán)密控制的溫度下，以便控制有效波長；此外，可以降低該溫度以增大流體的折射率，從而減小有效波長。
圖3C顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例在操作中的接近頭106。在該實施例中，接近頭106正處于操作狀態(tài)，并且已經(jīng)產(chǎn)生了具有一液體/氣體界面388的流體彎月形部112。在一實施例中，依方向箭頭314所示輸入具有可降低來自光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的光的有效波長的折射率的液體如去離子水(DIW)。此外，氣體蒸氣例如張力活性氣體(如IPA/N2)也可以依方向箭頭310所示輸入。DIW以及IPA/N2可依方向箭頭312所示而從晶片表面的光致抗蝕劑上去除。在一實施例中，可利用抽真空去除DIW以及IPA/N2。利用這種方法，可以在晶片表面產(chǎn)生流體彎月形部112，其中光刻透鏡結(jié)構(gòu)200可施加圖案化的光400穿過該晶片表面。因為光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的透鏡200a與流體彎月形部112相接觸，而流體彎月形部112與光致抗蝕劑相接觸，所以細(xì)成流體彎月形部112的流體的折射率可能降低從光刻透鏡結(jié)構(gòu)200施加于光致抗蝕劑110的圖案化的光400的有效波長。在該實施例中，光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的透鏡200a與流體彎月形部112形成一透鏡/液體界面402，反過來流體彎月形部112與光致抗蝕劑110形成液體/光致抗蝕劑界面404。因此圖案化的光可從光刻透鏡結(jié)構(gòu)通過彎月形部到達光致抗蝕劑上，從而使晶片108上的光致抗蝕劑110的區(qū)域390圖案化。
圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接近頭106’，其具有可供選擇的示范入口/出口配置。在一實施例中，接近頭106’包括光刻透鏡結(jié)構(gòu)200，光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的一側(cè)有源入口306。接近頭106’還包括在光刻透鏡結(jié)構(gòu)200另一側(cè)的源出口304。在一實施例中，源入口302大體上可圍繞光刻透鏡結(jié)構(gòu)200、源入口302、以及源出口304。
圖4B顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接近頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，該接近頭具有可供選擇的示范入口/出口配置。在一實施例中，接近頭106’包括含有透鏡200a的光刻透鏡結(jié)構(gòu)200，透鏡200a可使固定在光刻透鏡結(jié)構(gòu)200頂部的縱列系統(tǒng)所產(chǎn)生的圖案化的光透射過。該圖案化的光對應(yīng)于在待處理的晶片表面的光致抗蝕劑上期望產(chǎn)生的圖案。接近頭106’可包含在光刻透鏡結(jié)構(gòu)200一側(cè)的源入口302及306，而在光刻透鏡結(jié)構(gòu)200另一側(cè)有一源入口302及一源出口304。在這種配置中，經(jīng)由源入口306輸入的液體可施加到晶片表面的光致抗蝕劑層。而源入口302可使氣體作用于晶片表面上，實際上源入口302是對來自源入口306的液體中施加氣體，故可含有來自源入口302的液體。源出口304可從源入口302去除液體以及部分來自與源出口304同側(cè)的源入口302的氣體。因此在該實施例中也可產(chǎn)生用于幫助這里描述的光刻操作的穩(wěn)定流體彎月形部。
圖4C顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接近頭106’，其正進行光刻操作。在一實施例中，接近頭106’已產(chǎn)生具有液體/氣體界面388的流體彎月形部112。在一實施例中，依箭頭所示方向314輸入具有一定折射率并且可減小來自光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的光的有效波長的液體，如去離子水(DIW)。另外，表面張力降低氣體如IPA/N2可依箭頭310所示方向輸入。DIW及IPA/N2可依箭頭312所示方向從晶片表面去除。動態(tài)流體彎月形部可通過該方法在晶片表面產(chǎn)生，而光刻透鏡結(jié)構(gòu)200可施加圖案化的光400通過此動態(tài)流體彎月形部。該圖案化的光400可以從光刻透鏡結(jié)構(gòu)200穿過流體彎月形部移動到光致抗蝕劑。因光刻透鏡結(jié)構(gòu)200與流體彎月形部112直接接觸，所以組成流體彎月形部112的液體的折射率可減小來自光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的圖案化的光400的有效波長，有效波長已經(jīng)減小的圖案化的光400可在晶片表面的光致抗蝕劑區(qū)域390形成圖案。在該實施例中，光刻透鏡結(jié)構(gòu)200的透鏡200a可與流體彎月形部112形成透鏡/液體界面402，且流體彎月形部112可與光致抗蝕劑110形成液體/光致抗蝕劑界面404。因此，圖案化的光400可從光刻透鏡結(jié)構(gòu)200穿過彎月形部而到達光致抗蝕劑上，從而在晶片108表面的光致抗蝕劑區(qū)域390形成圖案。
雖然已經(jīng)根據(jù)幾個較佳實施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前述說明書及審視附圖時可以實現(xiàn)其各種不同的變化、增補、變更、及等效方案。因此在本發(fā)明的真實精神范圍內(nèi)，本發(fā)明包括所有此類變化、增補、變更、等效方案。
權(quán)利要求
1.一種處理基板的設(shè)備，包括一接近頭，其配置成產(chǎn)生一流體彎月形部，以幫助圖案化一基板表面上的光致抗蝕劑，該流體彎月形部通過將流體加入該流體彎月形部并利用真空自該流體彎月形部去除流體而經(jīng)常補充該流體；以及一光刻透鏡結(jié)構(gòu)，其至少部分限定在該接近頭內(nèi)，該光刻透鏡結(jié)構(gòu)具有一配置成在操作期間與該流體彎月形部直接接觸的光刻透鏡，該光刻透鏡結(jié)構(gòu)配置成自該光刻透鏡施加一穿過該流體彎月形部的圖案化的光，以在圖案化該基板表面上的該光致抗蝕劑。
2.如權(quán)利要求1所述的基板處理設(shè)備，其中該光刻透鏡結(jié)構(gòu)固定在一縱列系統(tǒng)，該縱列系統(tǒng)包含用于產(chǎn)生該圖案化的光的一光源及一中間掩模版。
3.如權(quán)利要求1所述的基板處理設(shè)備，其中該接近頭包含多條可形成該流體彎月形部的管道。
4.如權(quán)利要求3所述的基板處理設(shè)備，其中該多條管道包含以下至少其中之一一第一入口，用于將該流體施加于該光致抗蝕劑上；一第二入口，用于將一氣體施加于該光致抗蝕劑上；以及一出口，用于自該光致抗蝕劑去除該流體及該氣體。
5.如權(quán)利要求3所述的基板處理設(shè)備，其中該光刻透鏡大體上由多條管道所圍繞。
6.如權(quán)利要求1所述的基板處理設(shè)備，其中該流體的折射率大于1。
7.如權(quán)利要求1所述的基板處理設(shè)備，其中該圖案化的光在進入流體彎月形部前具有一第一波長，而當(dāng)該圖案化的光透射通過該流體彎月形部并施加于該光致抗蝕劑上時，其具有比該第一波長更短的有效波長。
8.如權(quán)利要求4所述的基板處理設(shè)備，其中該氣體為一可促進在該流體彎月形部邊界的表面張力梯度的蒸氣氣體。
9.如權(quán)利要求8所述的基板處理設(shè)備，其中該蒸氣氣體是乙醇蒸氣、酮類蒸氣、以及在惰性氣體中的醚類蒸氣其中之一。
10.如權(quán)利要求8所述的基板處理設(shè)備，其中該蒸氣氣體為IPA/N2。
11.一種基板處理的方法，包括在該基板表面產(chǎn)生一彎月形部；以及施加光刻光穿過該彎月形部，以進行該基板表面的光刻處理。
12.如權(quán)要求11所述的基板處理方法，其中施加該光刻光穿過該彎月形部包括使一未圖案化的光透射穿過一中間掩模版，以產(chǎn)生該光刻光。
13.如權(quán)利要求11所述的基板處理方法，其中施加該光刻光包含在該光刻透鏡直接與該彎月形部接觸的情況下，使該光刻光自一光刻透鏡透射穿過該彎月形部。
14.如權(quán)利要求11所述的基板處理方法，其中在該基板表面產(chǎn)生一彎月形部包括通過一接近頭的第一入口將該流體施加到基板表面上；通過該接近頭的第二入口將氣體施加到該基板表面上，該流體彎月形部是受該氣體施加所限制；以及通過該接近頭的出口而自所述表面去除該流體及一定量的氣體。
15.如權(quán)利要求14所述的基板處理方法，其中該氣體促進在該彎月形部的液體/氣體界面的表面張力梯度。
16.如權(quán)利要求11所述的基板處理方法，其中該彎月形部是流體彎月形部，其通過將流體加入該流體彎月形部并利用真空去除流體彎月形部而經(jīng)常補充該流體。
17.如權(quán)利要求14所述的基板處理方法，其中該流體的折射率大于1。
18.如權(quán)利要求14所述的基板處理方法，其中該流體是去離子水，該氣體是IPA/N2蒸汽氣體。
19.如權(quán)利要求11所述的基板處理方法，其中基板表面包括一光致抗蝕劑層，該彎月形部施加在該光致抗蝕劑層上。
20.如權(quán)利要求19所述的基板處理方法，其中施加該光刻光穿過該彎月形部包括使一圖案化的光透射穿過彎月形部到光致抗蝕劑層上，該圖案化的光在透射穿過流體彎月形部并施加到光致抗蝕劑上時具有比第一波長更短的有效波長。
21.一種光刻設(shè)備，包括一接近頭，其可在基板表面上產(chǎn)生一彎月形部；以及一光產(chǎn)生源，用于從接近頭施加光刻光并穿過該彎月形部，該光刻光配置成接觸基板表面，以便進行光刻處理。
22.如權(quán)利要求21所述的光刻設(shè)備，其中該接近頭包含多條可形成該流體彎月形部的管道。
23.如權(quán)利要求22所述的光刻設(shè)備，其中該多條管道包含一第一入口，用于將該流體施加于該基板表面上；一第二入口，用于將氣體施加于該基板表面上；以及一出口，用于自該基板表面去除該流體及該氣體。
24.如權(quán)利要求21所述的光刻設(shè)備，其中該彎月形部是由一折射率大于1的液體所組成。
25.如權(quán)利要求23所述的光刻設(shè)備，其中該氣體是一可促進在該流體彎月形部邊界的表面張力梯度的蒸氣氣體。
26.如權(quán)利要求21所述的光刻設(shè)備，其中該光產(chǎn)生源至少部分限定在接近頭中。
27.如權(quán)利要求21所述的光刻設(shè)備，其中該光產(chǎn)生源配置成在操作期間與該流體彎月形部直接接觸，該光產(chǎn)生源能夠?qū)⒃搱D案化的光施加于并穿過該彎月形部。
28.如權(quán)利要求27所述的光刻設(shè)備，其中該光刻光在進入彎月形部前具有一第一波長，而當(dāng)該光刻光通過該彎月形部施加于該基板表面上時，其具有比該第一波長更短的有效波長。
29.如權(quán)利要求21所述的光刻設(shè)備，其中該光產(chǎn)生源包括一縱列系統(tǒng)及一光刻透鏡結(jié)構(gòu)，該縱列系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生該光刻光的一光源及一中間掩模版，該光刻透鏡結(jié)構(gòu)包括一透鏡，該透鏡配置成在操作期間與該彎月形部直接接觸，并進一步配置成直接將光刻光施加于該彎月形部。
30.如權(quán)利要求22所述的光刻設(shè)備，其中多條管道大體上圍繞光產(chǎn)生源的透鏡。
31.如權(quán)利要求21所述的光刻設(shè)備，其中光刻光是圖案化的光。
全文摘要
一種基板處理的方法，包括在該基板表面產(chǎn)生一彎月形部、以及施加光刻光穿過該彎月形部，以進行該基板表面的光刻方法。
文檔編號H01L21/00GK1839353SQ200480018019
公開日2006年9月27日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者D·韓克爾, F·C·瑞德克, J·柏依, J·M·德賴瑞厄斯, M·瑞夫肯, M·克羅立克 申請人:蘭姆研究有限公司