浸润式光刻系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种浸润式光刻系统。该光刻系统由一个光学表面、一个与光学表面的一部分接触且ｐＨ值小于７的浸润流体、以及一个上表面形成有光阻层的半导体结构所构成，其中该光阻层的部分表面与浸润流体接触。本实用新型专利技术提供的光刻系统，不仅提高了分辨率，还能避免浸润流体污染光阻层或光学透镜。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体元件的制程，特别是涉及浸润式光刻技术系统及其所使用的浸润流体。
技术介绍
在典型的光刻系统中，为了分辨点、线或影像等高解析图形，光刻系统必须具有高分辨率。在集成电路(IC)产业所使用的光刻系统中，一般是直接将光投影到光阻层上，以图形化电极元件。光刻系统已在IC产业中使用了数十年，并被期望用来解决50纳米线宽以下的制程。因此，改善光刻系统的分辨率已经成为半导体IC芯片制造商制作高密度、高速度半导体IC芯片最重要的课题之一。对于光刻系统，其分辨率R由公式R＝k1λ/NA决定。其中，k1是光刻常数，λ是影像光源的波长，NA是数值孔径，由公式NA＝nsinθ计算得到，其中θ是系统中角的半开孔径，n是光刻系统和基材之间的材料的折射率。通常，有三种方法可以用来调整光刻蚀刻的分辨率，以改善光刻技术。第一种方法是减小影像光源的波长λ。例如，使用氩氟准分子激光(λ＝193纳米)来代替G射线(λ＝436纳米)以缩减波长。近来，影像光源的波长已可缩减到157纳米，甚至减小到超紫外线(EUV)的波长。第二种方法是减小光刻常数k1的值，例如，使用相位移光罩和偏轴照射可以将k1的值由0.6减至0.4。第三种方法则是通过改善光学设计、制造技术和计量控制来提升数值孔径NA的值。目前，数值孔径NA的值已可由0.35增至约0.8。但是，上述改善分辨率的常用方法已经接近物理和技术极限。例如，NA的值(即nsinθ)受n的限制，如果使用的是具有自由空间(free space)的光学系统，则此时n等于1，即NA的上限是1。相对于一般的光刻技术，近年来，浸润式光刻(immersionlithographic)技术已经发展到可以允许进一步增加NA(数值孔径)的值。在浸润式光刻技术中，基材被浸润在具有高折射率的液体或浸润流体下进行光刻制造，具有高折射率(n＞1)的流体会填满光刻系统最外侧的光学单元(例如透镜)和基材之间的空隙(原本由空气填充)，因此，利用此种方法，透镜可以具有大于1的NA值。全氟聚醚(PFPE)、环辛烷、去离子水(DI-water)等具有高折射率的流体，都可用于浸润式光刻技术中。由于NA值突破了原先的上限1，因此，与一般的光刻技术相比，浸润式光刻技术能够提供更为精密的光刻制造分辨率。用于浸润式光刻技术的高折射率流体应该满足以下几项要求该流体对于所使用的具有特定波长的光线必须具有低的吸收系数；该流体必须具有适度高的折射率以修正整个系统的折射率；该流体必须与光学装置(镜头)和基板上的光阻具有化学上的相容性和良好的接触性。以下总结了有关浸润式光刻技术的文件(1)公开号为US 2002/0163629的美国专利Methods andapparatus employing an index matching medium。(2)专利号为US5900354的美国专利Method for opticalinspection and lithography。(3)专利号为US5610683的美国专利Immersion typeprojection exposure apparatus。(4)专利号为US5121256的美国专利Lithography systememploying a solid immersion lens。(5)J.A.Hoffnagle等。Liquid immersiondeep-ultraviolet interferometric lithography。J.VacuumScience and Technology B，Vol.17，No.6，pp3306-33091999。(6)M.Switkes等。Immersion lithography at 157nm。J.Vacuum Science and Technology B，Vol.19，No.6，pp2353-2356，2000。传统的浸润式光刻技术以水作为浸润流体，但是作为浸润流体的水，其pH值没有被进一步控制住。如此一来，光刻技术所使用的光阻(特别是化学增幅光阻)会被浸润流体或水的氢氧根离子(OH-)污染。此外，某些光学透镜所使用的材料，例如氟化钙，在水中也会有一定的溶解度。因此，研发更好的浸润式光刻技术和方法，改善现有技术产生的问题，是半导体技术中一项急待研究的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种浸润式光刻系统和适用于浸润式光刻系统的浸润流体，既提高浸润式光刻系统的分辨率，又减小浸润流体对光阻层的污染和对光学透镜的溶解。为了实现上述目的，本技术提供一种浸润式光刻系统，包含一个光学表面；一个用来支撑工作部件的支撑台座；一个配置于该光学表面和该支撑台座之间的浸润流体，该浸润流体的pH值小于7，且至少与该光学表面的一部份接触。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述浸润流体包含水。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述浸润流体的pH值介于2至7之间。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述浸润流体的pH值介于4至7之间。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述浸润流体的pH值介于6至7之间。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述光学表面包含二氧化硅。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述光学表面包含熔硅。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述光学表面包含氟化钙。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述浸润流体中溶解有含氟的化合物。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述含氟化合物是由氟化钠、氟化钾、氢氟酸中的一种或多种混合而成的。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述浸润流体中氟离子的浓度大于0.01摩尔/升。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述浸润流体中氟离子的浓度大于0.1摩尔/升。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述支撑台座上具有一个半导体元件基板，该半导体元件基板的最上层具有一个光阻层。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述光阻层包含化学增幅型光阻。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述半导体元件基板浸润在所述浸润流体中。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述支撑台座浸润在所述浸润流体中。为了实现上述目的，本技术提供一种浸润式光刻系统，其具有一个波长小于197纳米的影像光源，包含一个光学表面；一个pH值小于7的水液溶，该水液溶至少与该光学表面的一部分接触；以及一个半导体元件基板，该半导体元件基板的最上层具有一个光阻层，且该光阻层的一部分与该水液溶接触。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述水液溶的pH值介于6至7之间。根据本技术所述的浸润式光刻系统，所述水溶液中溶解有含氟的化合物，该含氟化合物是由氟化钠、氟化钾、氢氟酸中的一种或多种混合而成的。本技术提供的浸润式光刻系统和对上面形成有光阻层的半导体结构的照光方法，通过在光学表面和光阻层之间导入浸润流体，提高了光刻系统和半导体结构之间材料的折射率，进而提高了光刻系统的分辨率。同时，由于使浸润流体的pH值小于7，抑制了浸润流体中氢氧根离子对光阻层的污染，提高了后续制程的准确度；由于向浸润流体中引入光学透镜材料所包含的离子，利用同离子效应抑制了浸润流体对光学透镜的溶解，减小了浸润流体对光学透镜的损坏。附图说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浸润式光刻系统，其特征在于该浸润式光刻系统包含：　　　　一个光学表面；　　　　一个用来支撑工作部件的支撑台座；　　　　一个配置于该光学表面和该支撑台座之间的浸润流体，该浸润流体的ｐＨ值小于７，且至少与该光学表面的一部份接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨育佳，林本坚，胡正明，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]