CN101655667A - 具有光纤模块的光刻装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有光纤模块的光刻装置，包括一光源、一光罩，位于光源下方、一透镜，位于光罩下方、一基材平台，位于透镜的下方，用于承载一晶圆，其中晶圆之上包括一干膜，前述的光刻装置还包括一光纤模块，具有一前表面，其中光纤模块位于透镜下方，可以使深紫外光通过，光纤模块的前表面和晶圆上的干膜之间，定义出一间隔，前述的间隔小于光源波长。本发明的特征在于利用光纤模块和干膜之间的距离小于光源波长，产生近场效应，进而达到提升分辨率的目的。

Description

具有光纤模块的光刻装置

技术领域

本发明是有关于一种光刻装置，特别是有关于一种以光纤模块加强分辨率的光刻装置。

背景技术

在半导体制程中，光刻制程是将集成电路布局图转移至半导体晶片上的重要步骤，其借由曝光显影技术将光罩(photomask)上的图案以一定的比例转移(transfer)到半导体晶片表面的光阻层上。而随着集成电路的集成度的提高，整个集成电路的元件尺寸也必须随之缩小。因此为了因应集成度提高而导致的光刻误差，浸润式光刻技术在业界中已被广泛使用，此种浸润式光刻技术提供一种提高分辨率的方法。其乃是将传统成像透镜与光阻之间的空气介质以流体取代的技术，利用光通过流体介质后，缩短光源波长以提升其分辨率，进而达到元件缩小的目的。

然而，浸润式光刻技术仍有几项关键因素待克服，例如，纯水与光阻交互作用导致浸润液体污染的问题，以及水中微泡的造成图案缺陷或图案扭曲的问题。再者，目前浸润式光刻技术的分辨率极限约在40 nm，已不足以应付日渐缩小的临界尺寸。

发明内容

因此本发明提供一种光刻装置，是以一光纤模块取代传统的浸润液体，并且以近场效应提升分辨率，借以改善上述浸润液体影响成像品质的问题。

本发明提供一种光刻装置，包括一光源、一光罩，位于该光源下方、一透镜，位于该光罩下方、一基材平台，位于透镜的下方用于承载一晶圆，其中晶圆之上包括一干膜、一光纤模块，位于该透镜下方且于该基材平台上方，其中该光纤模块具有一前表面，该光纤模块的前表面和晶圆上的干膜之间，定义出一间隔，该间隔小于光源的波长。

本发明提供一种光刻装置，包括一光源、一光罩，位于光源下方、一透镜，位于光罩下方、一基材平台，位于透镜的下方，用于承载一晶圆，其中晶圆之上具有一干膜，其中光刻装置的特征包括：一光纤模块，具有一前表面，其中光纤模块位于透镜下方且于该基材平台上方，光纤模块的前表面和晶圆上的干膜表面之间，定义出一间隔(gap)，间隔小于光源的波长，以产生近场效应，提升光刻装置的分辨率。

本发明系利用光纤模块将射入透镜中的光线导出，并且因为光纤模块和干膜之间的间隔小于光源的波长，因此会造成近场效应，可提供远小于光波波长的光学分辨率。

为了使能更近一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明的光刻装置的示意图。

图2为本发明的光刻装置的部分光线路径示意图。

主要元件符号说明

10    光刻装置    12       光源

14    第一透镜    16       光罩

18    第二透镜    20、24   前表面

22    光纤模块    26       基材平台

28    晶圆        30       干膜

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明的一光刻装置10的示意图。光刻装置10包括一光源12、一第一透镜14、一光罩16，设在第一透镜14下方、一第二透镜18设在光罩16下方，其中第二透镜18具有一前表面20、一光纤模块22位于二透镜1 8下方，其中光纤模块22具有一前表面24、一基材平台26，位于光纤模块22下方，用于承载一晶圆28，其中晶圆28上覆有一干膜30。此外，在晶圆28的干膜30表面和光纤模块22的前表面24之间，有一间距d，值得注意的是：间距d的大小需小于光源12所射出的光波波长。根据本发明的优选实施例，光源12可为合适的紫外线光源，例如：氟化氪(KrF)248纳米准分子激光和氟化氩(ArF)193纳米准分子激光。

其次，光纤模块22与第二透镜18的前表面20相接合，且光纤模块22是将第二透镜18的前表面20完全包覆住，也就是说，由第二透镜18射出的光线会完全被导入光纤模块22中，而光纤模块22和第二透镜18是以一光学材料32过渡，且光学材料32的折射率介于光纤模块22的折射率和第二透镜18的折射率之间，或接近光纤模块22及第二透镜18的折射率。前述的光学材料32包括：氟化钙、或石英等深紫外光可穿透的材质，由于光学材料32的折射率系介于光纤模块22的折射率和第二透镜18的折射率之间或接近光纤模块22及第二透镜18的折射率，可以避免因为第二透镜18和光纤模块22之间的折射率差异过大，光线从第二透镜18进入光纤模块22时发生全反射的情形，并且由于第二透镜18的折射率小于或接近光学材料32，如图2所示，由第二透镜18射出的光线，在进入光学材料32时不会过于偏离法线(图未示)，如此一来，可以更有效的将光线导入光纤模块22。需补充说明的是：光纤模块22可以为一单根光纤或者为多根光纤所组成的光纤束(bundle)。根据本发明的优选实施例，其中光纤束的密度大于10⁶光纤/平方毫米。

再者，干膜30可以为单层的光阻，或者另在光阻层上另覆盖一层高折射率材料，例如：抗反射层(anti-reflective coating，ARC)、高折射率旋涂有机材料(high-index spin-on organic material)、高折射率旋涂玻璃(high-indexspin-on glass)，前述的高折射率材料其功能可以具有避免光线入射干膜30时，产生反射现象。更重要的是由于光线通过高折射率材料，其波长会缩短，如此一来可以增加曝光时的分辨率。另外，值得注意的是：高折射率材料的厚度必须小于光源所射出的光波波长。此外，高折射率材料可以在曝光后的显影步骤中利用显影剂和光阻一起同时去除、亦可使用等离子蚀刻法去除，又或者可以使用机械研磨将高折射率材料磨除。

本发明光刻装置的特征在于：利用光纤模块取代传统的浸润液体，并且因为光纤模块的前表面和干膜表面之间的间距d小于光源波长，使得由光纤模块射出的光线对干膜产生近场效应，如此，可将分辨率提升到至少约20nm，相较于传统的浸润式光刻技术，本发明不需使用浸润液体即可大幅改善分辨率，由于没有浸润液体，因此也不会有浸润液体污染或者液体中出现微泡的问题，并且能够提供更佳的分辨率。

再者，本发明的光刻装置是在传统的曝光机台上外加光纤模块，因此在进行曝光时，依然采用传统的步进曝光方法。对于目前使用的机台有很高的相容性，不需改变传统的曝光步骤。

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

Claims (16)

1.一种具有光纤模块的光刻装置，包括：

一光源；

一光罩，位于该光源下方；

一透镜，位于该光罩下方；

一基材平台，位于该透镜的下方，用于承载一晶圆，其中该晶圆之上具有一干膜；以及

一光纤模块，具有一前表面，其中该光纤模块位于该透镜下方且于该基材平台上方，该光纤模块的该前表面和该晶圆上的该干膜表面之间，定义出一间隔，该间隔小于该光源的波长，以产生近场效应，提升该光刻装置的分辨率。

2.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，光纤模块与该透镜相接合并且由该透镜出射的光线完全进入该光纤模块。

3.根据权利要求2所述的光刻装置，其特征在于，还包括一光学材料位于该光纤模块与该透镜之间。

4.根据权利要求3所述的光刻装置，其特征在于，该光学材料的折射率介于该光纤模块的折射率和该透镜的折射率之间。

5.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，其中该干膜包括一光阻。

6.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，该干膜包括一光阻和一高折射率材料，该光阻位于该高折射率材料的下方。

7.根据权利要求6所述的光刻装置，其特征在于，该高折射率材料包括一抗反射层。

8.根据权利要求6所述的光刻装置，其特征在于，该高折射率材料的厚度小于该光源的波长。

9.一种光刻装置，包括一光源、一光罩，位于该光源下方、一透镜，位于该光罩下方、一基材平台，位于该透镜的下方，用于承载一晶圆，其中该晶圆之上具有一干膜，其中该光刻装置的特征包括：

一光纤模块，具有一前表面，其中该光纤模块位于该透镜下方且于该基材平台上方，该光纤模块的该前表面和该晶圆上的该干膜表面之间，定义出一间隔(gap)，该间隔小于该光源的波长，以产生近场效应，提升该光刻装置的分辨率。

10.根据权利要求9所述的光刻装置，其特征在于，光纤模块与该透镜相接合并且由该透镜出射的光线完全进入该光纤模块。

11.根据权利要求10所述的光刻装置，其特征在于，还包括一光学材料位于该光纤模块与该透镜之间。

12.根据权利要求11所述的光刻装置，其特征在于，该光学材料的折射率介于该光纤模块的折射率和该透镜的折射率之间。

13.根据权利要求9所述的光刻装置，其特征在于，该干膜包括一光阻。

14.根据权利要求9所述的光刻装置，其特征在于，该干膜包括一光阻和一高折射率材料，该光阻位于该高折射率材料的下方。

15.根据权利要求14所述的光刻装置，其特征在于，该高折射率材料包括一抗反射层。

16.根据权利要求14所述的光刻装置，其特征在于，该高折射率材料的厚度小于该光源的波长。

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