TWI434142B - 具有光纖模組的微影裝置 - Google Patents

Description

具有光纖模組的微影裝置

本發明是有關於一種微影裝置，特別是有關於一種以光纖模組加強解析度的微影裝置。

在半導體製程中，微影製程是將積體電路佈局圖轉移至半導體晶片上的重要步驟，其係藉由曝光顯影技術將光罩(photomask)上的圖案以一定的比例轉移(transfer)到半導體晶片表面的光阻層上。而隨著積體電路之積集度的提高，整個積體電路之元件尺寸也必須隨之縮小。因此為了因應積集度提高而導致的微影誤差，浸潤式微影技術在業界中已被廣泛使用，此種浸潤式微影技術提供一種提高解析度的方法。其乃是將習知成像透鏡與光阻之間的空氣介質以流體取代之技術，利用光通過流體介質後，縮短光源波長以提升其解析度，進而達到元件縮小的目的。

然而，浸潤式微影技術仍有幾項關鍵因素待克服，例如，純水與光阻交互作用導致浸潤液體汙染的問題，以及水中微泡的造成圖案缺陷或圖案扭曲的問題。再者，目前浸潤式微影技術的解析度極限約在40 nm，已不足以應付日漸縮小的臨界尺寸。

因此本發明提供一種微影裝置，係以一光纖模組取代習知的浸潤液體，並且以近場效應提升解析度，藉以改善上述浸潤液體影響成像品質的問題。

本發明提供一種微影裝置，包含一光源、一光罩，位於該光源下方、一透鏡，位於該光罩下方、一基材平台，位於透鏡的下方用於承載一晶圓，其中晶圓之上包含一乾膜、一光纖模組，位於該透鏡下方且於該基材平台上方，其中該光纖模組具有一前表面，該光纖模組之前表面和晶圓上的乾膜之間，定義出一間隔，該間隔小於光源之波長。

本發明提供一種微影裝置，包含一光源、一光罩，位於光源下方、一透鏡，位於光罩下方、一基材平台，位於透鏡的下方，用於承載一晶圓，其中晶圓之上具有一乾膜，其中微影裝置之特徵包括：一光纖模組，具有一前表面，其中光纖模組位於透鏡下方且於該基材平台上方，光纖模組之前表面和晶圓上的乾膜表面之間，定義出一間隔(gap)，間隔小於光源之波長，以產生近場效應，提升微影裝置之解析度。

本發明係利用光纖模組將射入透鏡中的光線導出，並且因為光纖模組和乾膜之間的間隔小於光源之波長，因此會造成近場效應，可提供遠小於光波波長的光學解析度。

為了使 貴審查委員能更近一步了解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖。然而所附圖式僅供參考與輔助說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參考第1圖，第1圖為本發明之一微影裝置10的示意圖。微影裝置10包含一光源12、一第一透鏡14、一光罩16，設於第一透鏡14下方、一第二透鏡18設於光罩16下方，其中第二透鏡18具有一前表面20、一光纖模組22位於二透鏡18下方，其中光纖模組22具有一前表面24、一基材平台26，位於光纖模組22下方，用於承載一晶圓28，其中晶圓28上覆有一乾膜30。此外，在晶圓28的乾膜30表面和光纖模組22之前表面24之間，有一間距d，值得注意的是：間距d的大小需小於光源12所射出的光波波長。根據本發明之較佳實施例，光源12可為合適的紫外線光源，例如：氟化氪(KrF)248奈米準分子雷射和氟化氬(ArF)193奈米準分子雷射。

其次，光纖模組22與第二透鏡18的前表面20相接合，且光纖模組22係將第二透鏡18的前表面20完全包覆住，也就是說，由第二透鏡18射出的光線會完全被導入光纖模組22中，而光纖模組22和第二透鏡18係以一光學材料32過渡，且光學材料32 之折射率係介於光纖模組22的折射率和第二透鏡18的折射率之間，或接近光纖模組22及第二透鏡18之折射率。前述的光學材料32包含：氟化鈣、或石英等深紫外光可穿透的材質，由於光學材料32之折射率係介於光纖模組22的折射率和第二透鏡18的折射率之間或接近光纖模組22及第二透鏡18之折射率，可以避免因為第二透鏡18和光纖模組22之間的折射率差異過大，光線從第二透鏡18進入光纖模組22時發生全反射的情形，並且由於第二透鏡18的折射率小於或接近光學材料32，如第2圖所示，由第二透鏡18射出的光線，在進入光學材料32時不會過於偏離法線(圖未示)，如此一來，可以更有效的將光線導入光纖模組22。需補充說明的是：光纖模組22可以為一單根光纖或者為多根光纖所組成的光纖束(bundle)。根據本發明之較佳實施例，其中光纖束的密度大於10⁶ 光纖/平方公厘。

再者，乾膜30可以為單層的光阻，或者另在光阻層上另覆蓋一層高折射率材料，例如：抗反射層(anti－reflective coating,ARC)、高折射率旋塗有機材料(high－index spin－on organic material)、高折射率旋塗玻璃(high－index spin－on glass)，前述之高折射率材料其功能可以具有避免光線入射乾膜30時，產生反射現象。更重要的是由於光線通過高折射率材料，其波長會縮短，如此一來可以增加曝光時的解析度。另外，值得注意的是：高折射率材料的厚度必須小於光源所射出的光波波長。此外，高折射率材料可以在曝光後的顯影步驟中利用顯影劑和光阻一起同時去除、亦可使用電漿 蝕刻法去除，又或者可以使用機械研磨將高折射率材料磨除。

本發明微影裝置的特徵在於：利用光纖模組取代習知的浸潤液體，並且因為光纖模組的前表面和乾膜表面之間的間距d小於光源波長，使得由光纖模組射出的光線對乾膜產生近場效應，如此，可將解析度提升到至少約20 nm，相較於習知的浸潤式微影技術，本發明不需使用浸潤液體即可大幅改善解析度，由於沒有浸潤液體，因此也不會有浸潤液體汙染或者液體中出現微泡的問題，並且能夠提供更佳的解析度。

再者，本發明之微影裝置是在習知的曝光機台上外加光纖模組，因此在進行曝光時，依然採用習知的步進曝光方法。對於目前使用的機台有很高的相容性，不需改變傳統的曝光步驟。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧微影裝置

12‧‧‧光源

14‧‧‧第一透鏡

16‧‧‧光罩

18‧‧‧第二透鏡

20、24‧‧‧前表面

22‧‧‧光纖模組

26‧‧‧基材平台

28‧‧‧晶圓

30‧‧‧乾膜

第1圖為本發明之微影裝置的示意圖。

第2圖為本發明之微影裝置之部分光線路徑示意圖。

10‧‧‧微影裝置

12‧‧‧光源

14‧‧‧第一透鏡

16‧‧‧光罩

18‧‧‧第二透鏡

20、24‧‧‧前表面

22‧‧‧光纖模組

26‧‧‧基材平台

28‧‧‧晶圓

30‧‧‧乾膜

Claims (28)

1. 一種具有光纖模組的微影裝置，包含：一光源；一光罩，位於該光源下方；一透鏡，位於該光罩下方；一基材平台，位於該透鏡的下方，用於承載一晶圓，其中該晶圓之上具有一乾膜；以及一光纖模組，具有一前表面，其中該光纖模組位於該透鏡下方且於該基材平台上方，該光纖模組之該前表面和該晶圓上的該乾膜表面之間，定義出一間隔(gap)，該間隔小於該光源之波長，以產生近場效應，提升該微影裝置之解析度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微影裝置，其中該光纖模組為一單根光纖。
3. 如申請專利範圍第1項所述之微影裝置，其中該光纖模組由多根光纖所組成的光纖束(bundle)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微影裝置，其中光纖模組與該透鏡相接合並且由該透鏡出射的光線係完全進入該光纖模組。
5. 如申請專利範圍第4項所述之微影裝置，更包括一光學材料位於該光纖模組與該透鏡之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之微影裝置，該光學材料之折射率介於該光纖模組的折射率和該透鏡的折射率之間。
7. 如申請專利範圍第5項所述之微影裝置，該光學材料之折射率接近該光纖模組的折射率。
8. 如申請專利範圍第5項所述之微影裝置，該光學材料之折射率接近該透鏡的折射率。
9. 如申請專利範圍第1項所述之微影裝置，其中該乾膜包含一光阻。
10. 如申請專利範圍第1項所述之微影裝置，其中該乾膜包含一光阻和一高折射率材料，該光阻位於該高折射率材料之下方。
11. 如申請專利範圍第10項所述之微影裝置，其中該高折射率材料包含一抗反射層(anti－reflective coating,ARC)。
12. 如申請專利範圍第10項所述之微影裝置，其中該高折射率材料之厚度係小於該光源之波長。
13. 如申請專利範圍第1項所述之微影裝置，其中該光源為氟化氬(ArF)193奈米準分子雷射。
14. 如申請專利範圍第1項所述之微影裝置，其中該光源為氟化氪(KrF)248奈米準分子雷射。
15. 一種微影裝置，包含一光源、一光罩，位於該光源下方、一透鏡，位於該光罩下方、一基材平台，位於該透鏡的下方，用於承載一晶圓，其中該晶圓之上具有一乾膜，其中該微影裝置之特徵包括：一光纖模組，具有一前表面，其中該光纖模組位於該透鏡下方且於該基材平台上方，該光纖模組之該前表面和該晶圓上的該乾膜表面之間，定義出一間隔(gap)，該間隔小於該光源之波長，以產生近場效應，提升該微影裝置之解析度。
16. 如申請專利範圍第15項所述之微影裝置，其中該光纖模組為一單根光纖。
17. 如申請專利範圍第15項所述之微影裝置，其中該光纖模組由多根光纖所組成的光纖束(bundle)。
18. 如申請專利範圍第15項所述之微影裝置，其中光纖模組與該透鏡相接合並且由該透鏡出射的光線係完全進入該光纖模組。
19. 如申請專利範圍第18項所述之微影裝置，更包括一光學材料位於該光纖模組與該透鏡之間。
20. 如申請專利範圍第19項所述之微影裝置，該光學材料之折射率介於該光纖模組的折射率和該透鏡的折射率之間。
21. 如申請專利範圍第19項所述之微影裝置，該光學材料之折射率接近該光纖模組的折射率。
22. 如申請專利範圍第19項所述之微影裝置，該光學材料之折射率接近該透鏡的折射率。
23. 如申請專利範圍第15項所述之微影裝置，其中該乾膜包含一光阻。
24. 如申請專利範圍第15項所述之微影裝置，其中該乾膜包含一光阻和一高折射率材料，該光阻位於該高折射率材料之下方。
25. 如申請專利範圍第24項所述之微影裝置，其中該高折射率材料包含一抗反射層(anti－reflective coating,ARC)。
26. 如申請專利範圍第24項所述之微影裝置，其中該高折射率材料之厚度係小於該光源之波長。
27. 如申請專利範圍第15項所述之微影裝置，其中該光源為氟化氬(ArF)193奈米準分子雷射。
28. 如申請專利範圍第15項所述之微影裝置，其中該光源為氟化氪(KrF)248奈米準分子雷射。