曝光系统及其曝光方法技术方案

本发明专利技术涉及一种曝光系统及其曝光方法，利用在欲曝光的晶片与镜头之间提供一液体，以提高曝光路径的折射率。此曝光系统至少包括：一液体槽，用以承载液体；一晶片支撑装置，设置于液体槽内部，用以支撑晶片，使得晶片表面与液体接触；以及一曝光装置，具有一镜头，设置于液体槽内部的晶片上方，使镜头表面与液体接触。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体制造装置与其使用方法，且特别涉及一种。
技术介绍
在半导体集成电路的制造过程中，微影成像(lithography)制作技术居于极重要的地位，本专利技术利用此一制作技术方可将设计的图案精确地定义在光阻层上，然后利用蚀刻程序将光阻层的图案转移到半导体基板上而制得所需的线路构造。一般而言，微影制作技术主要包括涂底(priming)、光阻涂布(coating)、预烤(或称软烤)、曝光(expose)、曝后处理、显影以及硬烤等数个步骤。其中曝光程序的解析度(resolution)尤为元件集成度能否更进一步提升的关键因素，各大半导体厂家无不积极投入研发以谋求更上层楼。从光学原理上分析，曝光机台的解析度与所使用光源的波长成一正比关系，亦即曝光光源的波长越短，其解析度也就越小。以目前商业化的半导体制作技术而言，曝光机台已由以往使用436nm(g-line)、365nm-line)等波长的光源，演进至使用248nm其或更短波长193nm的深紫外光(deep UV)范围的光源，甚至朝向波长157nm研发，以适应元件集成度不断增加的需求。当进入后光学微影(Post-Optical Lithography)新纪元，发展出一种波长13nm的极短紫外光(extreme UV；EUV)(亦称为点光源X-光、软X-光)，其解析度约可提升到50nm以下。但是，由于元件尺寸将持续地缩小，掩膜图案的间隙变得如光栅般细小，光波绕射效应的影响因而较以往更为明显，使得非曝光区的光阻层亦所承受了若干的光强度，造成曝光对比度(contrast)的降低，不利于后续显影步骤的进行。一般说来，解析度(resolution)R与入射光波长λ成正比，且与数值孔径(numerical aperture)NA成反比。即R＝k1·λ/NA(1) 又 NA＝n·sinθ (2)可得到 R＝k1·λ/(n·sinθ)(3)其中，k1是为常数，n是为光传递介质的折射率，θ是为入射角。为了提高解析度R，单就光源波长λ缩小，已无法满足高集积度的半导体需求，因此，一种浸没微影技术(immersion lithography)被提出米，简单地滴一滴具有高折射率的液体于晶片表面与曝光镜头表面之间，以提升数值孔径NA，进一步提升曝光的解析度R。除了提升解析度R，也需同时考量到另一光学性质聚焦深度(depth offocus)，DOF＝k3·λ/(sin2θ/2)(4)由公式(3)与公式(4)可推算出下列结果表1 其中，no表示空气的折射率；n表示液体的折射率；θo是为以空气为光传递介质时的入射角；θ是为以空气为光传递介质时的入射角；Rair是为以空气为光传递介质时的解析度；Rimmer是为以空气为光传递介质时的解析度；DOFair是为以空气为光传递介质时的聚焦深度；DOFair是为以空气为光传递介质时的聚焦深度。根据表1的结果，在条件1的情形下，说明利用浸没微影技术虽可以改善解析度R，却无法提升聚焦深度DOF，然而条件2与条件3中，利用浸没微影技术，再配合调整入射角θ，可以使聚焦深度DOF与解析度R同时改变，维过适当调整入射角θ，可得到聚焦深度DOF与解析度R同时改善的结果(如条件3)。由此可知，浸没微影技术可突破光学限制，将为半导体微影制作技术开启一新纪元。然而，将如前所述的浸没微影技术实际应用于半导体制作技术中会产生下列问题1.由于曝光过程中，当光射入光阻，会使光阻发生化学反应，释放出气体而产生气泡，使得液体的均质性(homogeneity)变差，使影像失真，并且降低折射率。2.由于曝光时，曝光机台必需快速移动以扫描或步进晶片，因此，往往造成摩擦生热，使得液体的均质性(homogeneity)变差，使影像失真，造成折射率不稳定。3.杂质与污染物会落入液体内，在曝光路径中会影响曝光，造成缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决上述问题，本专利技术主要目的在于提供一种采用浸没微影技术的曝光系统，以避免上述问题的产生。本专利技术的目的之一在于提供一种新的曝光系统，可利用此装置施行浸没微影技术。为达到上述目的，本专利技术提出一种。此装置主要是包括一液体槽，用以承载上述液体；一晶片支撑装置，设置于上述液体槽内部，用以支撑上述晶片，使得上述晶片表面与上述液体接触；以及一曝光装置，具有一镜头，设置于上述液体槽内部的上述晶片上方，使上述镜头表面与上述液体接触。所述液体槽还包括一保护盖，设置于上述液体槽顶部，用以密封上述液体槽；一液体入口，用以导入上述液体；一液体出口，用以排放上述液体；一回流管路，使上述液体于上述液体槽与上述回流管路之间循环流动；一帮浦，用以驱动上述液体于上述液体槽与上述回流管路之间循环流动；一过滤装置，设置于上述回流管路内部，用以过滤液体流动所产生的气泡与杂质；一温度调节装置，与上述液体槽相连接，用以调整上述液体的温度，使上述液体维持恒温；以及一检测系统，设置于上述液体槽的内壁，用以检测上述曝光装置的位置。所述晶片支撑装置还包括一真空系统，用以吸住上述晶片。；以及一倾斜调整装置，用以调整上述晶片表面的倾斜度，使上述晶片表面平行于上述镜头表面。所述曝光装置可为一扫描一步进机(scan-and-repeat mask aligner)、步进一重复机(step-and-repeat mask aligner)或掩膜对准曝光机(mask aligner)，并且上述曝光装置可垂直移动以进行对焦或水平移动以进行曝光。本专利技术的曝光装置可为1∶1曝光系统，则上述曝光装置是包括一掩膜，以掩膜取代上述镜头，且必须直接与上述液体接触。本专利技术还提供一种利用上述曝光系统的曝光方法，此方法的主要步骤是包括首先，提供一液体槽。接著，设置一基底于上述液体槽内部。接著，注入一液体于上述液体槽内部，覆盖上述基底表面。接著，设置一曝光装置于上述基底的上方，其中上述曝光装置具有一镜头，且上述镜头表面与上述液体接触。最后，利用一光源通过上述镜头与上述液体，对上述基底实施一曝光程序。所述液体是为任何一折射率大于1(空气)液体，例如水、甘油(glycerine)或过氯聚合物(perfluoropolymers)。实施所述曝光程序之前还包括调整上述曝光装置的位置高度，以进行对焦。实施所述曝光程序之前还包括调整上述曝光装置的水平位置，以对准上述晶片的既定位置。实施所述曝光程序之前还包括调整上述晶片表面的倾斜度，使上述晶片表面平行于上述镜头表面。所述述基底可利用一真空系统固定于上述液体槽内部。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1是为根据本专利技术之一较佳实施例的曝光系统剖面图；图2是为根据本专利技术之一较佳实施例的曝光系统俯视图；图3是为根据本专利技术之另一较佳实施例的曝光系统局部剖面图。具体实施例方式以下请配合参照图1的曝光系统剖面图、图2的曝光系统俯视图说明本专利技术之一实施例，并且参照图3的曝光系统局部剖面图说明本专利技术的另一实施例。本专利技术的曝光系统包括一液体槽100，可经由一液体入口104，注入一液体10，并且设置一液体出口106，用以排放上述液体10，使液体槽100内部的液体10可定期更新，保持洁净。液体10可为任一高折射率大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝光系统，适用以通过一液体对一晶片进行曝光，其特征在于，它包括：　　　　一液体槽，用以承载所述液体；　　　　一晶片支撑装置，设置于所述液体槽内部，用以支撑所述晶片，使得所述晶片欲曝光的表面与所述液体接触；以及　　　　一曝光装置，具有一镜头，设置于所述晶片上方，且使所述镜头表面与所述液体接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林本坚，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]