CN101713925B - 光刻装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻装置，其包含一光源，提供一第一光线和一第二光线、一光掩模、一偏光控制系统，介于光源与光掩模之间、一芯片平台，用来放置一芯片，以及一透镜，介于光掩模与芯片平台之间，其中偏光控制系统将入射的第一光线的偏振方向，转换成一第一偏振方向，且将入射的第二光线的偏振方向转换成一第二偏振方向，其中第一偏振方向和第二偏振方向相异，该第一偏光控制单元包含一第一基板，一第二基板以及多个第一液晶分子，这些第一液晶分子设置于该第一基板与该第二基板之间，其中第一基板包含一第一驱动晶体管，该第一驱动晶体管用来控制这些第一液晶分子的长轴方向。本发明可依据同一光掩模上相异的布局图案，个别控制照射在各个布局图案上的入射光线的偏振方向，进而提升图案分辨率。

Description

光刻装置

技术领域

本发明涉及一种光刻装置，尤指一种可将入射光源转换成至少二种不同偏振方向的光线的光刻装置。

背景技术

在半导体工艺中，光刻工艺是将集成电路布局图转移至半导体芯片上的重要步骤，其系通过曝光显影技术将光掩模(photomask)上的图案以一定的比例转移(transfer)到半导体芯片表面的光阻层上。而随着集成电路的集成度的提高，整个集成电路的组件尺寸也必须随之缩小，因此如何提高光刻工艺的分辨率即成为关键课题。

目前用来提升分辨率的方式包括有：离轴照明(off-axis illumination)技术、使用高数值孔径(NA)透镜或是湿浸式光刻技术(immersion lithography)。也有一些通过调整机台本身参数的方法被采用过，如改变曝光能量(exposeenergy)、曝光时间(expose time)、调整孔径(aperture)大小，以期能达到良好的分辨率，并在分辨率与景深(depth of focus)之间得到平衡，但依然无法应付日渐缩小的临界尺寸。

因此，目前急需一种光刻装置，其能有效改善分辨率，同时又可以利用现行的设备来实施，并且不会增加设备的损耗，便成为十分重要的课题。

发明内容

因此，本发明提供一种创新的光刻装置，以一偏光控制系统控制光源的偏振方向，本发明的偏光控制系统的特征在于，其可依据同一光掩模上相异的布局图案，个别控制照射在各个布局图案上的入射光线的偏振方向，进而提升图案分辨率。

根据本发明的优选实施例，本发明的光刻装置，包含，一光源、一光掩模，至少具有一第一布局图案和一第二布局图案，其中第一布局图案包含一第一长轴，第二布局图案包含一第二长轴，其中第一长轴和第二长轴方向相异、一偏光控制系统，介于光源与光掩模之间，其中偏光控制系统至少包含一第一偏光控制单元和一第二偏光控制单元，其中第一偏光控制单元将由光源射入偏光控制系统的一第一光线的偏振方向，转换为和第一长轴平行，第二偏光控制单元将由光源射入偏光控制系统的一第二光线的偏振方向，转换为和第二长轴平行，该第一偏光控制单元包含一第一基板，一第二基板以及多个第一液晶分子，这些第一液晶分子设置于该第一基板与该第二基板之间，其中第一基板包含一第一驱动晶体管，该第一驱动晶体管用来控制这些第一液晶分子的长轴方向、一芯片平台，用来放置一芯片以及一透镜，介于光掩模与芯片平台之间。

根据本发明的另一优选实施例，本发明的光刻装置，包含，一光源，包含一第一光线和一第二光线、一光掩模、一偏光控制系统包含多个偏光控制单元，偏光控制系统介于光源与光掩模之间，其中偏光控制系统将入射的第一光线的偏振方向，转换成一第一偏振方向且将入射的第二光线的偏振方向转换成一第二偏振方向，其中第一偏振方向和第二偏振方向相异，该多个偏光控制单元包含一第一基板，一第二基板以及多个第一液晶分子，这些液晶分子设置于该第一基板与该第二基板之间，第一基板包含一驱动晶体管，其中该驱动晶体管用来控制这些液晶分子的长轴方向、一芯片平台，用来放置一芯片以及一透镜，介于该光掩模与该芯片平台之间。

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。然而所附图示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绘示的是本发明的光刻装置。

图2所绘示的是本发明的第一优选实施例的偏光控制系统。

图3所绘示的是根据本发明的第二优选实施例的偏光控制系统。

附图标记说明

具体实施方式

图1绘示的是本发明的光刻装置10，本发明的光刻装置10在同一光径上包含一光源12、一第一透镜13、一光掩模14、一偏光控制系统20、一芯片平台30，以及一第二透镜34。其中，光掩模14包含有一第一布局图案16和一第二布局图案18，其中第一布局图案16包含一第一长轴a，第二布局图案18包含一第二长轴b，第一长轴a和第二长轴b方向相异。偏光控制系统20介于光源12与光掩模14之间，包含一第一偏光控制单元22和一第二偏光控制单元24。芯片平台30用来放置一芯片32。第二透镜34，如一投射透镜，介于光掩模14与芯片平台30之间。

前述的第一偏光控制单元22对应于第一布局图案16，第二偏光控制单元24对应于第二布局图案18，也就是说第一偏光控制单元22负责控制入射第一布局图案16的光线偏振方向，而第二偏光控制单元24负责控制入射第一布局图案18的光线偏振方向。本发明的特征在于：第一偏光控制单元22可将由光源12射入偏光控制系统20的第一光线26的偏振方向转换为一第一偏振方向，例如和第一长轴a平行的方向；第二偏光控制单元24可将由光源12射入偏光控制系统20的第二光线28的偏振方向，转换为一第二偏振方向，例如和第二长轴b平行的方向。

此外，本发明亦可使用于湿浸式光刻装置，只要在第二透镜34和芯片32表面之间加入浸润介质(图未示)即可。虽然前述的实施例仅列出第一偏光控制单元22和第二偏光控制单元24，然而偏光控制系统20实际上系由多数个偏光控制单元所构成，不限于上述两个偏光控制单元。此多个偏光控制单元可依据其对应的布局图案，分别控制通过的光线的偏振方向。有别于已知技术仅能将由光源射出的光线皆转换成同一偏振方向，例如：X偏振或Y偏振，本发明的偏光控制系统可依据位于同一光掩模上不同布局图案的形状，将光线的偏振方向利用多个偏光控制单元，分别配合调整成最适当的方向，根据本发明的优选实施例，优选的偏振方向和布局图案的长轴方向平行，如此一来，可以获得较好的分辨率。

图2所绘示的是根据本发明的第一优选实施例所绘示的偏光控制系统20。请同时参阅图1和图2，偏光控制系统20包含一第一基板51，包含数个驱动晶体管，例如，一第一驱动晶体管52和一第三驱动晶体管54、一第二基板56，包含数个驱动晶体管，例如：一第二驱动晶体管58和一第四驱动晶体管60以及一液晶层62，包含多个第一液晶分子64和多个第二液晶分子66，设置于第一基板51与第二基板56之间，而第一驱动晶体管52和第二驱动晶体管58共同控制第一液晶分子64的长轴方向，作为第一偏光控制单元22，第三驱动晶体管54和第四驱动晶体管60共同控制第二液晶分子66的长轴方向，作为第二偏光控制单元24。根据本发明的另一优选实施例，第二驱动晶体管58和第四驱动晶体管60可选择性的设置，换句话说，根据不同的产品特性，亦可单独使用第一驱动晶体管52或第二驱动晶体管58来控制第一液晶分子64的长轴方向；而单独使用第三驱动晶体管54或第四驱动晶体管60来控制第二液晶分子66的长轴方向。

此外，本发明的偏光控制系统20可选择性设置一配向膜68于第一基板51和第一液晶分子64之间以及第一基板51和第二液晶分子66之间，配向膜68用于将所有液晶分子作同一方向排列。此外，一线性偏光片70亦可配合配向膜68的方向，选择性地设置于光源12和偏光控制系统20之间，其目的在于将光源12射出的第一光线26、第二光线28的偏振方向在入射偏光控制系统20之前，转换成和配向膜68同一方向。如此一来，入射偏光控制系统20的第一光线26、第二光线28的偏振方向将分别和顺着配向膜68排列的第一液晶分子64中最贴近配向膜的液晶、第二液晶分子66中最贴近配向膜的液晶的方向是相同的，因此，第一光线26和第二光线28便可完全的射入偏光控制系统20，不会因偏振方向不同而被阻挡，然后，第一液晶分子64、第二液晶分子66便统一由配向膜68的方向开始，随着前述驱动晶体管的控制作适当的旋转，将第一光线26和第二光线28的偏振方向作适当的调整，例如，分别调整成和第一长轴a平行的方向以及和第二长轴b平行的方向，如同前文所述，偏光控制系统20实际上由多数个偏光控制单元所构成，不限于上述的第一偏光控制单元22和第二偏光控制单元24，也就是说，在第一基板51和第二基板56上有多数个驱动晶体管，分别控制液晶层62内的液晶分子的长轴方向。

图3所绘示的是根据本发明的第二优选实施例所绘示的偏光控制系统20。请同时参阅图1和图3，偏光控制系统20包含，一微机电系统71以及一邻接微机电系统71的第一波板(wave plate)80所构成的第一偏光控制单元22，以及一邻接微机电系统71的第二波板(wave plate)90所构成的第二偏光控制单元24，其中第一波板71包含，一第一光学延迟片(retardation optics)82，其功用在于将射入的第一光线26的偏振方向转换成线性偏振、一第一光学转向片(orientation optics)84，其功用在于将射入第一光学转向片84的第一光线26的偏振方向转换成一第一预定方向以及一第一缓冲片(opticalinterface)86，介于第一光学延迟片82与第一光学转向片84之间，其功用在于调合第一光学延迟片82和第一光学转向片84的折射率的差异，让由第一光学延迟片82出射的第一光线26可以顺利射入第一光学转向片84，其中微机电系统71用来旋转该第一波板80，例如，第一波板80内的第一光学延迟片82和第一光学转向片84。

通过旋转第一光学延迟片82，可以将第一光线26偏振方向转换成线性偏振，而通过旋转第一光学转向片84，可以将第一光学转向片84的第一光线26的偏振方向转换成一第一预定方向，例如，和第一长轴a平行的方向。第二波板90包含，一第二光学延迟片92，其功用在于将射入的光线28的偏振方向转换成线性偏振、一第二光学转向片94，其功用在于将射入第二光学转向片94的第二光线28的偏振方向转换成一第二预定方向以及一第二缓冲片96，介于第二光学延迟片92与第二光学转向片94之间，其功用在于调合第二光学延迟片92和第二光学转向片94的折射率的差异，让由第二光学延迟片92出射的光线96可以顺利射入第二光学转向片94，其中微机电系统71用来旋转第二波板90内的第二光学延迟片92和第二光学转向片94。通过旋转第二光学转向片94，可以将第二光学转向片94的第二光线28的偏振方向转换成一第二预定方向，例如，和第二长轴b平行的方向。偏光控制系统20实际上由多数个偏光控制单元所构成，不限于上述的第一偏光控制单元22和第二偏光控制单元24，也就是说在邻接微机电系统71处，有多个波板分别控制光线的偏振方向。

本发明的偏光控制系统其特征在于其上具有多个偏光控制单元，可依据位于同一光掩模上不同布局图案的长轴方向，将入射光线的偏振方向配合调整成最适当的方向，根据本发的优选实施例，偏振方向优选为和布局图案的长轴方向相平行，如此一来，可以大符提升分辨率。

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等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种光刻装置，其特征在于包含：

一光源；

一光掩模，具有一第一布局图案和一第二布局图案，其中该第一布局图案包含一第一长轴，该第二布局图案包含一第二长轴，其中该第一长轴和该第二长轴方向相异；

一偏光控制系统，介于该光源与该光掩模之间，其中该偏光控制系统包含一第一偏光控制单元和一第二偏光控制单元，其中该第一偏光控制单元将由该光源射入该偏光控制系统的一第一光线的偏振方向，转换为和该第一长轴平行，该第二偏光控制单元将由该光源射入该偏光控制系统的一第二光线的偏振方向，转换为和该第二长轴平行，该第一偏光控制单元包含一第一基板，一第二基板以及多个第一液晶分子，这些第一液晶分子设置于该第一基板与该第二基板之间，其中该第一基板包含一第一驱动晶体管，该第一驱动晶体管用来控制这些第一液晶分子的长轴方向；

一芯片平台，用来放置一芯片；以及

一透镜，介于该光掩模与该芯片平台之间。

2.如权利要求1的光刻装置，其特征在于另包含一配向膜，设于该第一基板和这些第一液晶分子之间。

3.如权利要求1的光刻装置，其特征在于该第二偏光控制单元包含：

一第三基板，包含一第二驱动晶体管；

一第四基板；以及

多个第二液晶分子，设置于该第三基板与该第四基板之间，其中该第二驱动晶体管用来控制这些第二液晶分子的长轴方向。

4.如权利要求3的光刻装置，其特征在于另包含一第二配向膜，设于该第三基板和这些第二液晶分子之间。

5.如权利要求1的光刻装置，其特征在于另包含一线性偏光片，设于该光源和该偏光控制系统之间。

6.如权利要求1的光刻装置，其特征在于一浸润介质设于该透镜和该芯片之间。

7.一种光刻装置，其特征在于包含：

一光源，包含一第一光线和一第二光线；

一光掩模；

一偏光控制系统包含多个偏光控制单元，该偏光控制系统介于该光源与该光掩模之间，其中该偏光控制系统将入射的该第一光线的偏振方向，转换成一第一偏振方向且将入射的该第二光线的偏振方向转换成一第二偏振方向，其中该第一偏振方向和该第二偏振方向相异，该多个偏光控制单元包含一第一基板，一第二基板以及多个液晶分子，这些液晶分子设置于该第一基板与该第二基板之间，该第一基板包含一驱动晶体管，其中该驱动晶体管用来控制这些液晶分子的长轴方向；

一芯片平台，用来放置一芯片；以及

一透镜，介于该光掩模与该芯片平台之间。

8.如权利要求7的光刻装置，其特征在于该光掩模具有一第一布局图案和一第二布局图案，其中该第一布局图案包含一第一长轴，该第二布局图案包含一第二长轴。

9.如权利要求8的光刻装置，其特征在于该第一偏振方向和该第一长轴平行，且该第二偏振方向和该第二长轴平行。

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