CN100535758C

CN100535758C - 湿浸式光刻工艺的控制方法及其操作系统

Info

Publication number: CN100535758C
Application number: CNB2006100715230A
Authority: CN
Inventors: 黄永发; 林思闽; 尤春祺; 曾焕廷; 卢柏州
Original assignee: United Microelectronics Corp
Current assignee: United Microelectronics Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: CN101046635A

Abstract

本发明的湿浸式光刻工艺的操作系统是依据晶片完成湿浸式光刻曝光后等候烘烤的状况来调整将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度，以使得已完成曝光的晶片得以有效率且即时地烘烤。

Description

湿浸式光刻工艺的控制方法及其操作系统

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺方法及系统，尤其涉及一种控制湿浸式光刻(Immersion Lithography)工艺及相关用以进行半导体湿浸式光刻工艺的操作系统，以使得晶片于完成曝光后等待烘烤的期间不致太长。

背景技术

光刻工艺技术在集成电路(IC)制造中一直扮演着举足轻重的角色，而且随着IC产品技术需求的提升，光刻技术也需不断地提高解析度以制作更微小的特征尺寸。

如本领域技术人员所熟知，光学光刻系统的解析度(r₀)可以下面的方程式表示：

r₀＝k₁λ/NA (1)

其中λ是光学光刻系统操作时所使用的光波长，NA代表数值孔径，而数值孔径又可用下面的方程式表示：

NA＝n sinθ₀(2)

其中n即代表光线光学光刻系统的光学透镜与晶片之间的介质的折射率(refraction index)。

由前述方程式可知，要提高解析度通常可以采下列几种方法进行：

(1)缩短光源波长λ，例如从较早使用的g-line汞灯光源、193纳米准分子激光光源到157纳米，甚至发展中的极短紫外线光；

(2)采用解析度加强技术(resolution enhancement techniques)，例如相位移光掩模、偏轴照明等；以及

(3)经由改善光学系统加大数值孔径(NA)。

而湿浸式光刻(Immersion Lithography)技术则提供另一种提高解析度的方法。所谓湿浸式光刻技术乃将光学透镜与光致抗蚀剂之间的空气介质以流体取代的技术，然后利用光通过流体介质后，所产生的缩短光源波长的现象，以提升其解析度。根据光线通过不同介质的公式λ′＝λ/n，λ′为通过流体介质后的波长；λ为在空气中的波长；n为流体介质的折射率。因此若将目前193纳米波长曝光机台中，在光源与晶片之间加入纯水为介质(水的折射率约为1.43)，其波长可缩短为132纳米。

因为湿浸式光刻工艺使用了流体(如纯水)作为介质，来加大数值孔径，故当晶片完成曝光后，须再藉由后烤(Post Exposure Baking，PEB)的方式来蒸发光致抗蚀剂上的液体，以使得液体不会残留在光致抗蚀剂上而形成水渍。另外，经由实验发现，晶片完成曝光后等待烘烤的期间的时间间隔也会影响晶片上导线的线宽，而一般来讲，晶片完成曝光后等待烘烤的期间越长，晶片上导线的线宽会越小。因此，若晶片完成曝光后等待烘烤的期间太长的话，则很可能会使得晶片上的电路产生问题。然而，在现行技术中，却未曾有人正视此一问题，且并未对此问题提出改善的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制半导体湿浸式光刻(ImmersionLithography)工艺的方法及相关用以进行半导体湿浸式光刻工艺的操作系统，以解决上述先前技术中的问题。

根据本发明，该控制半导体湿浸式光刻工艺的方法包括判断于一时间内开始进行湿浸式光刻工艺的晶片的数目，判断于一时间内完成进行湿浸式光刻工艺的晶片的数目，以及依据判断的结果调整将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度。

在另一实施例中，该方法则包括依据晶片完成湿浸式光刻曝光后等候烘烤的状况调整将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度。

此外，本发明又揭露一种用来进行该半导体湿浸式光刻工艺的操作系统，其包括一组曝光机台用来对晶片以湿浸式光刻的方式进行曝光以在晶片上形成曝光图形，一组烘烤机台用来对已形成曝光图形的晶片进行烘烤，以及一控制装置用来依据于一时间内导入该组曝光机台的晶片的数目，以及于一时间内该组烘烤机台完成烘烤的晶片的数目，调整将晶片导入该组曝光机台的速度。

在另一实施例中，该用来进行半导体湿浸式光刻工艺的操作系统包括有一组曝光机台用来对晶片以湿浸式光刻的方式进行曝光以在晶片上形成曝光图形，一组烘烤机台用来对已形成曝光图形的晶片进行烘烤，一等候架耦合于该组曝光机台及该组烘烤机台之间，用来放置已完成曝光但尚未烘烤的晶片，以及一控制装置用来依据该等候架上的晶片的状况调整将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度。

附图说明

图1为本发明湿浸式光刻操作系统的方块图；

图2是在本发明第一种控制方式控制下的湿浸式光刻操作系统的方块图；

图3是在本发明第二种控制方式控制下的湿浸式光刻操作系统的方块图；

图4是在本发明第三种控制方式控制下的湿浸式光刻操作系统的方块图；

图5是在本发明第四种控制方式控制下的湿浸式光刻操作系统的方块图。

主要元件符号说明

10湿浸式光刻操作系统 12曝光机台组

14曝光机台 16等候架

18烘烤机台组 20烘烤机台

22控制装置 24晶片

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明湿浸式光刻操作系统10的方块图。湿浸式光刻操作系统10是用来对多个晶片24进行半导体湿浸式光刻工艺。湿浸式光刻操作系统10包括一组曝光机台12、一等候架16、一组烘烤机台18，以及一控制装置22。曝光机台12包括多个曝光机台14，每一曝光机台14皆可用来对晶片24以湿浸式光刻的方式进行曝光以在晶片24上形成曝光图形(未显示)。因曝光机台14在以湿浸式光刻的方式对晶片24曝光后，晶片24的表面上有时会残留原先在光学透镜与光致抗蚀剂之间的流体介质(如：纯水)，故于完成晶片24的曝光之后，须藉由烘烤机台18的多个烘烤机台20，来对晶片24进行烘烤，以避免晶片24因其表面上形成水渍而使得工艺良率降低。等候架16则耦合于曝光机台12及烘烤机台18之间，用来放置已完成曝光但尚未烘烤的晶片24。控制装置22则是用来判断各曝光机台14、等候架16以及各烘烤机台20的状态，以调节各曝光机台14及烘烤机台20的晶片负载。而须强调的是，曝光机台12可仅包括一曝光机台14，且烘烤机台18可仅包括一烘烤机台20，本发明的实施方式以及所欲保护的范围，并不以曝光机台14的数目或烘烤机台20的数目为限。

请参考图2，图2是在本发明第一种控制方式控制下的湿浸式光刻操作系统10的方块图。控制装置22会判断于一时间内开始进行湿浸式光刻工艺的晶片的数目N₁(亦即导入曝光机台12的晶片的数目N₁)，并判断于一时间内完成进行湿浸式光刻工艺的晶片的数目N₂(亦即烘烤机台18完成烘烤的晶片的数目N₂)，之后控制装置22会依据晶片数目N₁及N₂来调整将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度S₁。举例来说，当经控制装置22判断后显示于一时间内开始进行湿浸式光刻工艺的晶片的数目N₁大于完成进行湿浸式光刻工艺的晶片的数目N₂时，将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度S₁调慢。相对地，当判断结果显示于一时间内开始进行湿浸式光刻工艺的晶片的数目N₁小于完成进行湿浸式光刻工艺的晶片的数目N₂时，将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度S₁调快。经由上述的调节机制，在等候架16的晶片不会因将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度S₁过快，而闲置过久，故先前技术中的问题即可获得解决。

请参考图3，图3是在本发明第二种控制方式控制下的湿浸式光刻操作系统10的方块图。在此实施例中，控制装置22会从各晶片进行湿浸式光刻工艺所要执行的工艺处方(recipe)来分别获得各晶片于曝光及烘烤过程中所需的时间t₁及t₂，其中每一工艺处方是用来设定曝光或烘烤过程中的工艺条件。之后，控制装置22会依据所获得的t₁及t₂的数值大小，来判断曝光机台12完成一晶片曝光后至完成下一晶片曝光其间的时间差T₁，以及判断烘烤机台18完成一晶片烘烤后至完成下一晶片烘烤其间的时间差T₂。在取得时间差T₁及T₂的资料之后，控制装置22会动态地调整将晶片导入湿浸式光刻工艺的时间点，以使得于任何期间，时间差T₁皆大于或等于时间差T₂。如此一来，晶片即不会在等候架16等待烘烤过久。

请参考图4，图4是在本发明第三种控制方式控制下的湿浸式光刻操作系统10的方块图。在此实施例中，控制装置22会依据晶片完成湿浸式光刻曝光后在等候架16上等候烘烤的时间T₃，来调整将晶片24导入湿浸式光刻工艺的速度S₁。举例来说，当晶片完成湿浸式光刻曝光后在等候架16上等候烘烤的时间T₃大于一预定时间(如：100秒)时，控制装置22会将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度S₁调慢；相对地，当晶片完成湿浸式光刻曝光后在等候架16上等候烘烤的时间T₃小于一预定时间(如：10秒)时，控制装置22会将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度S₁调快。

请参考图5，图5是在本发明第四种控制方式控制下的湿浸式光刻操作系统10的方块图。在此实施例中，控制装置22会依据晶片完成湿浸式光刻曝光后在等候架16上等候烘烤的晶片数目N₃，来调整将晶片24导入湿浸式光刻工艺的速度S₁。举例来说，当在等候架16上等候烘烤的晶片数目N₃大于一预定值(如：10)时，控制装置22会将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度S₁调慢；相对地，当在等候架16上等候烘烤的晶片数目N₃小于一预定值(如：3)时，控制装置22会将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度S₁调快。

由于本发明所揭露的进行湿浸式光刻工艺的方法及湿浸式光刻工艺系统，可依据各样的工艺条件，来适当地调整将晶片导入湿浸式光刻工艺的速度，以使得晶片在完成曝光后不致等待烘烤过久，进而能有效避免晶片于完成曝光后等候烘烤的期间产生水渍等缺陷，影响晶片表面导线的线宽及良率，以大幅提高工艺良率，增进产能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种晶片的湿浸式光刻工艺的控制方法，该湿浸式光刻工艺依序包括一湿浸式光刻曝光步骤以及一烘烤步骤，该控制方法是依据完成该烘烤步骤的速度来调整导入该湿浸式光刻曝光步骤的速度，以避免完成该湿浸式光刻曝光步骤的已曝光晶片于等候进行该烘烤步骤的期间产生缺陷。

2.如权利要求1所述的控制方法，其中当该完成该烘烤步骤的速度大于该导入该湿浸式光刻曝光步骤的速度时，调快该导入该湿浸式光刻曝光步骤的速度。

3.如权利要求1所述的控制方法，其中当该已曝光晶片于等候进行该烘烤步骤的期间大于一预定时间时，调慢待曝光晶片导入该湿浸式光刻工艺的速度。

4.如权利要求1所述的控制方法，其中当该已曝光晶片于等候进行该烘烤步骤的期间小于一预定时间时，调快待曝光晶片导入该湿浸式光刻工艺的速度。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中该缺陷包括水渍。

6.如权利要求1所述的控制方法，其中该湿浸式光刻工艺是利用多台曝光机台，分别对多个待曝光晶片进行该湿浸式光刻曝光步骤，以形成多个已曝光晶片，再利用多台烘烤机台，分别对该些已曝光晶片进行该烘烤步骤，以形成多个已烘烤晶片。

7.如权利要求6所述的控制方法，其中当该些烘烤机台皆分别在进行该烘烤步骤时，停止进行该湿浸式光刻曝光步骤。

8.一种晶片的湿浸式光刻工艺的控制方法，该湿浸式光刻工艺依序包括一湿浸式光刻曝光步骤以及一烘烤步骤，该控制方法是依据该烘烤步骤的产能状况来调整晶片导入该湿浸式光刻曝光步骤的速度。

9.如权利要求8所述的控制方法，其中该湿浸式光刻工艺是利用多台曝光机台，分别对多个待曝光晶片进行该湿浸式光刻曝光步骤，以形成多个已曝光晶片，再利用多台烘烤机台，分别对该些已曝光晶片进行该烘烤步骤，以形成多个已烘烤晶片。

10.如权利要求9所述的控制方法，其中当该些烘烤机台皆分别在进行该烘烤步骤时，停止进行该湿浸式光刻曝光步骤。

11.如权利要求9所述的控制方法，其中依据该烘烤步骤的产能状况来调整晶片导入该湿浸式光刻曝光步骤的速度包括：

当该些已曝光晶片等候进行该烘烤步骤的数目小于一预定值时，将该些待曝光晶片导入该湿浸式光刻工艺的速度调快。

12.如权利要求9所述的控制方法，其中依据该烘烤步骤的产能状况来调整晶片导入该湿浸式光刻曝光步骤的速度包括：

依据该些已曝光晶片等候进行该烘烤步骤的时间来调整该些待曝光晶片导入该湿浸式光刻工艺的速度。

13.如权利要求12所述的控制方法，其中当该些已曝光晶片于等候进行该烘烤步骤的期间大于一预定时间时，调慢该些待曝光晶片导入该湿浸式光刻工艺的速度。

14.如权利要求12所述的控制方法，其中当该些已曝光晶片于等候进行该烘烤步骤的期间小于一预定时间时，调快该些待曝光晶片导入该湿浸式光刻工艺的速度。

15.如权利要求9所述的控制方法，其是用以避免完成该湿浸式光刻曝光步骤的该已曝光晶片于等候进行该烘烤步骤的期间产生缺陷。

16.一种进行湿浸式光刻工艺的操作系统，包括：

一组曝光机台，用来对多个待曝光晶片分别进行一湿浸式光刻曝光步骤，形成多个已曝光晶片；

一组烘烤机台，连接于该组曝光机台，用来对该些已曝光晶片分别进行一烘烤步骤，形成多个已烘烤晶片；以及

一控制装置，耦合于该组曝光机台及该组烘烤机台之间，用来依据进行该湿浸式光刻工艺的期间内，该组烘烤机台完成该烘烤步骤的速度来调整该些待曝光晶片导入该湿浸式光刻工艺的速度。

17.如权利要求16所述的操作系统，其还包括一等候架，耦合于该组曝光机台及该组烘烤机台之间，用来放置完成该湿浸式光刻曝光步骤但尚未进行该烘烤步骤的该些已曝光晶片。