专利名称：浸润式微影方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种曝光方法及曝光系统，特别是一种浸润式微影方法及曝光系统。
背景技术：
半导体制造技术开始采用浸润式微影的方法，以将线宽向下推进到65纳米、45纳米甚至更小的线宽。然而，在浸润式微影的曝光制程中，流动的水容易导入静电。积聚的静电荷容易导致污染物微粒子附着于浸润式微影系统的表面上。这些污染物微粒子有可能转移到晶圆的表面造成晶圆缺陷或劣质化。
由此可见，上述现有的浸润式微影的方法，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决浸润式微影的方法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的浸润式微影方法及系统，便成了当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的浸润式微影的方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的浸润式微影方法及系统，能够改进一般现有的浸润式微影的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
因此本发明的目的之一就是在提供一种浸润式微影方法及系统，能用来消除浸润微影制程中静电荷的积聚现象。因为静电荷被有效的消除，存在于浸润式微影系统中的污染物粒子不再会因为静电荷而附着于晶圆的表面上，如此，大大降低因为污染物粒子的附着所造成晶圆缺陷或劣质化的现象。
根据本发明的上述目的，提出一种浸润式微影方法。首先，提供一个基板。在基板上涂布有光阻层。之后，在基板和微影系统的物镜间配置导电浸润流体。最后，使用辐射光曝光光阻层。辐射光会通过物镜和浸润流体照射于光阻层上。在浸润式微影方法中还可加入烘烤光阻层及在显影溶液中显影光阻层这两步骤。在浸润式微影方法中，导电浸润流体的导电度高于10-5S/m。导电浸润流体可为含有碳酸的去离子水，其制备方法是在去离子水中通入二氧化碳的气体。导电浸润流体亦可为缓冲溶液、酸溶液、碱溶液、盐溶液或介面活性剂溶液。在一些较特别的例子中，导电浸润流体还可为顺丁烯二酸盐(maleate)、磷酸盐(phosphate)、氯醋酸盐(chloroacetate)、甲酸盐(formate)、苯甲酸盐(benzoate)、醋酸盐(acetate)、丙酸盐(propionate)、比啶(pyridine)、对二氮己环(piperazine)、三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)、双(羟乙基)甘氨酸(bicine)、乙醇胺(ethanolamine)、甲胺(methylamine)、氮己环(piperidine)、碳酸/重碳酸(carbonic acid/bicabonate)、羧酸(carboxylic acid)或蛋白质(protein)。
根据本发明的上述目的，提出一种浸润式微影方法。首先，提供具有物镜模组和载座的微影系统，将基板置放于载座上，基板上涂布有光阻层。之后，在基板和物镜模组间配置浸润流体。增强浸润流体的导电性。最后，使用辐射光曝光光阻层。辐射光会通过物镜模组和浸润流体照射于光阻层上。上述浸润流体的导电度高于10-5S/m的导电流体。可用离子淋浴的方式在浸润流体加进离子喷洒在微影系统上，以增强其导电性。由于浸润流体具有导电性，使得浸润流体静电放电的程度获得降低。在较佳的实施例中，微影系统的载座上还可具有导电结构，此导电结构可为图案化导电涂布层。
根据本发明的上述目的，提出一种浸润式微影系统。在一实施例中，此系统包括物镜模组、载座、流体定位模组以及放电元件。物镜模组具有前表面。载座位于物镜模组的前表面之下，在载座上具有基板。流体定位模组使流体至少部分填满前表面和基板间的空间。放电元件，用以降低静电放电的程度。放电元件可为离子淋浴器，用以释放离子。放电元件也可为导电结构整合于载座上。放电元件还可为接地结构整合于载座和流体定位模组至少其中一个上。上述浸润式微影系统还可包括二氧化碳水产生器。此二氧化碳水产生器可将二氧化碳通入去离子水中。
由上述可知，在本发明的浸润式微影系统和方法中使用具有导电性的流体作为浸润流体，有效去除了曝光制程中积聚的静电荷。
本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的浸润式微影的方法具有增进的功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1绘示依照本发明一较佳实施例的一种浸润式微影系统的结构图。
图2绘示依照本发明一较佳实施例的一种浸润式微影方法的流程图。
100浸润式微影系统110基板120光阻层130透镜系统140浸润流体定位模组 142浸润流体入口144浸润流体出口 146接地结构150浸润流体 160离子淋浴器164第二接地结构 170载座172导电结构 180浸润流体供应系统182溶液槽184流量控制器186二氧化碳源200浸润式微影方法具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的浸润式微影方法及系统其具体实施方式
、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
图1绘示依照本发明一较佳实施例的一种浸润式微影系统的结构图。在浸润式微影系统100中，基板110为半导体晶圆，其材质可为元素半导体、化合物半导体、合金半导体或上述的组合。此半体晶圆可具有一个以上的材质层，例如图案化的多晶硅层、金属层和/或介电层。基板110上还可具有光阻层120。光阻层120可为正光阻或负光阻。光阻层120在曝光后会显示出图案。此外，光阻层120还可以具有多层结构。在一实施例中，光阻层120为化学强化光阻(chemical amplifier resist)。
此浸润微影系统100包括透镜系统130。基板110放置于透镜系统130之下的载座170上。此透镜系统130还可包括光照系统或与光照系统相整合，此光照系统包括一个或多个透镜以及其他的透镜元件。例如，此光照系统可包括微透镜阵列、暗光罩(shallow mask)和/或其他结构。透镜系统130还可含由一个或多个透镜元件组成的物镜模组。每一个透镜元件可具有一个透明基材和多层镀膜。此透明基材的材质可以为传统透镜的材质，例如二氧化硅、二氟化钙、氟化锂、氟化钡或其他适合的材质。透镜材质的选择须选择对微影制程中所用的辐射光波长的吸收或散射较少的材质。
浸润微影系统100包括浸润流体定位模组140，以容纳浸润流体150。浸润流体定位模组140可设置于透镜系统130的外围。此浸润流体定位模组140和透镜系统130组成至少一部分的浸润头。
浸润流体定位模组140可包括多种孔洞或喷嘴，以提供浸润流体、清洁流体、其他流体、干燥用的清洁气体或者是移除清洁流体等功能。浸润流体定位模组140可包括浸润流体入口142，以将浸润流体150导入透镜系统130和基板110间的空间。另外，在基板110上还可具有光阻层120。浸润流体定位模组140可包括浸润流体出口144，以移除浸润流体150或其他清洁用流体。浸润流体定位模组140可包括第一接地结构146，以将浸润流体定位模组140接地。浸润流体150可包括水、高反射率流体(反射率＞1.44)或其他导电流体，例如溶有二氧化碳的水溶液，此水溶液含有微量的碳酸。其他导电流体的例子包括缓冲溶液、酸溶液、碱溶液、盐溶液和界面活性剂溶液。界面活性剂可为离子性界面活性剂或非离子性界面活性剂。此界面活性剂除了具有导电性还具有清洁的功能。此外，还有一些较特殊的导电流体的例子，例如顺丁烯二酸盐(maleate)、磷酸盐(phosphate)、氯醋酸盐(chloroacetate)、甲酸盐(formate)、苯甲酸盐(benzoate)、醋酸盐(acetate)、丙酸盐(propionate)、比啶(pyridine)、对二氮己环(piperazine)、三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)、双(羟乙基)甘氨酸(bicine)、乙醇胺(ethanolamine)、甲胺(methylamine)、氮己环(piperidine)、碳酸/重碳酸(carbonic acid/bicabonate)、羧酸(carboxylic acid)或蛋白质(protein)。
浸润微影系统100还可包括放电元件，以中和或释放积聚的电荷。在一实施例中，浸润微影系统100包括离子淋浴器160，以释放离子例如氢离子(H+)、氩离子(Ar+)、氧正离子(O2+)、氧负离子(O-)或臭氧离子(O3-)。离子淋浴器160可与浸润流体定位模组140或浸润微影系统100的其他组成元件整合在一起，以增进浸润微影系统100的效能。
浸润微影系统100还包括载座170以供放置要进行微影的基板110。载座170可用以固定及移动基板110相对于透镜系统130的位置。例如，载座170可以设计使其能线性移动或转动，以帮助晶圆定位、进行步进式位移或扫描。载座170可选用适合的材质以提供精准的位移。在一实施例中，载座170的材质为玻璃-陶瓷复合材料，例如ZERODUR(Schott GlassTechnologies的面标，Elmsford，New York)。浸润式微影系统100还可包括导电结构172形成于或嵌于载座170之上。例如，导电结构172可以是形成于各种载座170表面的导电涂布层。此导电涂布层可以图案化成多种几何结构，例如网栅、条纹、平行线或其他图案。载座170还可包括第二接地结构164接于载座170上，特别是接于载座170上的导电结构172。此导电涂布层可以利用溅镀、电镀或化学沉积的方法形成。
浸润流体供应系统180可以与浸润流体定位模组140连接或整合，以提供浸润流体150，并且使其充满于透镜系统130和基板110间的空间。在一实施例中，浸润流体供应系统170可提供导电流体，例如含二氧化碳的水溶液。浸润流体供应系统180可包括一个以上的溶液槽182，以容纳浸润流体，例如去离子水。溶液槽182上设有多个流量控制器184，流量控制器184可为总流量控制器(master flow controllers，MFCs)或其他合适的阀门。流量控制器184除了包括与浸润流体源(例如，去离子水源)相连的阀门，还包括与浸润流体入口142相连的阀门。浸润流体供应系统170还包括二氧化碳源186，二氧化碳源186用提供二氧化碳，以通入溶液槽182的去离子水中。二氧化碳溶于去离子水中形成碳酸。浸润流体供应系统180可采用其他的设计以提供其他特殊的导电流体。浸润流体系统170可以选择性的加入多种阀门、流体管线和流体控制帮浦，以提供浸润流体。
浸润微影系统100还可包括辐射源，辐射源的波长可以为紫外光或深紫外光。例如，辐射源可以为波长436纳米(G线)和365纳米(I线)的汞灯、波长248纳米的氟化氪(KrF)准分子雷射、波长193纳米的氟化氩(ArF)准分子雷射、波长157纳米的氟气(F2)准分子雷射或其他具有合适波长(波长低于100纳米)的光源。辐射源还可为E光束。
在浸润微影制程中，在透浸系统130和光阻层120间可加入光罩。光罩包括透明基板和图案化吸收层。透明基板可用无缺陷的二氧化硅，例如硼硅酸盐玻璃(borosilicate glass)和钠钙玻璃(soda-lime glass)。透明基板也可用二氟化钙或其他合适材质。图案化吸收层可由多种材质经由多道制程来完成，例如沉积铬和氧化铁的金属薄膜来形成图案化吸收层，或是沉积无机材料，例如硅化钼(MoSi)、硅氧化锆(ZrSiO)、氮化硅(SiN)、氮化钛(TiN)或上述的组合。在进行微影制程时，照设在图案化吸收层的光束可被部分或完全的阻挡。此外，图案化吸收层上还有多个开口以让光束通过，曝光光阻层120。
浸润微影系统100能用来消除浸润微影制程中静电荷的积聚。在浸润微影系统100中，浸润流体供应系统180可在浸润微影制程中供应具导电性的浸润流体150，以中和静电。此外，离子淋浴器160、导电结构172、第一接地结构146和第二接地结构164亦可用来中和静电荷。离子淋浴器160与导电结构172的搭配还可用来加强移除静电荷的效率，特别是移除载座170表面上积聚的电荷。
图2绘示依照本发明一较佳实施例的一种浸润式微影方法的流程图。此浸润式微影方法200可以应用在前述的浸润式微影系统100。首先，在步骤202中提供一个基板，在基板上有一层待图案化的光阻层。此基板和光阻层与图1中的基板110和光阻层120实质上相同。此光阻层可以用旋转涂布法形成于基板上。此光阻层可被烘烤。将基板含有光阻层的那一面向上，放置于浸润微影系统的载座上。
在步骤204中，在基板和微影系统的物镜间配置导电浸润流体。此导电浸润流体含有可导电的离子。此导电浸润流体的导电度高于10-5S/m。在一实施例中，此导电浸润流体为含有二氧化碳的水溶液。可利用如图1所示的浸润流体供应系统180将二氧化碳气体通入去离子水中，以形成含有二氧化碳的水溶液。此种制备导电浸润流体方法可提供污染微粒少、低成本和易于实施的导电浸润流体。此外，导电浸润流体还可为缓冲溶液、酸溶液、碱溶液、盐溶液或界面活性剂溶液。在一些较特殊的例子中，导电浸润流体还可为顺丁烯二酸盐(maleate)、磷酸盐(phosphate)、氯醋酸盐(chloroacetate)、甲酸盐(formate)、苯甲酸盐(benzoate)、醋酸盐(acetate)、丙酸盐(propionate)、比啶(pyridine)、对二氮己环(piperazine)、三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)、双(羟乙基)甘氨酸(bicine)、乙醇胺(ethanolamine)、甲胺(methylamine)、氮己环(piperidine)、碳酸/重碳酸(carbonic acid/bicabonate)、羧酸(carboxylic acid)或蛋白质(protein)。
此导电浸润流体可具有一个预定的pH值，此预定的pH值的范围约1到8.5。在曝光制程中，此导电浸润流体的pH值与预定的pH值间可有±1的偏差量，可将此导电浸润流体的pH值调整到7，使其导电度高于10-5S/m。例如，可将0.0044莫尔浓度的酸和0.0055莫尔浓度的碱混合后，加入纯水，以制备出1000毫升0.01莫尔浓度PIPES缓冲液(pKa＝7.1)。此缓冲液的pH值为7、离子强度约为0.021莫尔浓度。上述缓冲液的制备可在温度摄氏25度下进行。也可以用另一种方法来制备PIPES缓冲液。将3.024克的PIPES free acid(Mr＝302.4)溶解于约900毫升的纯水，之后在温度摄氏25度下将溶液的pH值滴定到7，再加入纯水配置成1000毫升的水溶液。如此配制出的缓冲溶液在温度摄氏25度下，其pH值约为7。
另外，此导电浸润流体也可为具有预定pH值的酸缓冲溶液。例如，可将0.0073莫尔浓度的酸和0.0026莫尔浓度的碱混合后，加入纯水配置成1000毫升的水溶液，以制备出1000毫升0.01莫尔浓度PIPES缓冲液(pKa＝7.1)。此缓冲液的pH值为7、离子强度约为0.015莫尔浓度。上述缓冲液的制备可在温度摄氏25度下进行。也可以用另一种方法来制备PIPES缓冲液。将3.024克的PIPES free acid(Mr＝302.4)溶解于约900毫升的纯水，之后在温度摄氏25度下将溶液的pH值滴定到6.49，再加入纯水配置成1000毫升的水溶液。如此配制出的缓冲溶液在温度摄氏25度下，其pH值约为6.5。上述制备预定pH值的缓冲溶液的方法仅为举例用。酸缓冲溶液具有许多优点，例入可控制光阻的轮廓，可降低水中残余物所造成的污染。在其他实施例中，酸缓冲溶液可降低光阻层表面薄层的化学强化程度，使得光阻层表面薄层可以全面性移除，因此可以去除光阻层表面薄层轮廓上的任何缺陷。
在步骤206中，曝光基板上的光阻层。曝光用的辐射源的波长可为紫外光或深紫外光。在此曝光制程中，辐射光会先通过物镜模组和具有预先定义图案的光罩。之后，通过导电浸润流体，照射在基板上的光阻层。在其他的实施例中，在曝光制程前，会先用去离子水取代配置在基板和物镜模组间的导电流体。因此，上述的辐射光也可通过去离子水流体。
在步骤208中，在曝光制程后烘烤光阻层。可在预定的烘烤温度和预定的烘烤时间下烘烤光阻层。例如，可在温度摄氏85度到150度烘烤光阻层。
在步骤210中，在显影液中显影光阻层。若使用的光阻层为正光阻，光阻层中曝光过的区域会溶解在显影液中。当使用的光阻层为负光阻，光阻层中未曝光过的区域会溶解在显影液中。在较特殊的应用中，可以依据光阻材质和浸润微影系统的不同，选择性的加入其他的制程步骤于浸润式微影方法200中。
浸润式微影方法可用于如图1所示的浸润微影系统或者是其他传统的浸润微影系统。只要此传统的浸润微影系统可提供或使用导电浸润流体。在本发明的浸润式微影系统和方法中使用具有导电性的流体作为浸润流体，有效去除了曝光制程中积聚的静电荷，因此降低了静电荷所导致的微粒污染或图案缺陷。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种浸润式微影方法，其特征在于其包括以下步骤提供一基板，该基板上涂布一光阻层；配置一导电浸润流体在该基板和一微影系统的一物镜间；使用一辐射光曝光该光阻层，该辐射光通过该物镜和该导电浸润流体，照射于该光阻层上。
2.根据权利要求1所述的浸润式微影方法，其特征在于更包括烘烤该光阻层；以及在一显影溶液中显影该光阻层。
3.根据权利要求1所述的浸润式微影方法，其特征在于其中所述的导电浸润流体的导电度高于10-5S/m。
4.根据权利要求3所述的浸润式微影方法，其特征在于其中所述的导电浸润流体包括通入二氧化碳的气体的去离子水中。
5.根据权利要求1所述的浸润式微影方法，其特征在于其中所述的导电浸润流体为缓冲溶液、酸溶液、碱溶液、盐溶液或介面活性剂溶液。
6.一种浸润式微影方法，其特征在于其包括以下步骤置放一基板于一微影系统的一载座上，该基板上涂布一光阻层；配置一浸润流体在该基板和一物镜模组间；增强该浸润流体的导电性；使用一辐射光曝光该光阻层，该辐射光通过该浸润流体，由于该浸润流体的导电性加强，降低该浸润流体静电放电的程度。
7.根据权利要求6所述的浸润式微影方法，其特征在于其中所述的配置该浸润流体的该步骤包括施加一电压于该浸润流体。
8.根据权利要求6所述的浸润式微影方法，其特征在于其中所述的浸润流体的导电度增强至高于10-5S/m。
9.根据权利要求6所述的浸润式微影方法，其特征在于其中所述的增强导电性的该步骤包括在该曝光步骤中藉由离子淋浴加入离子。
10.根据权利要求6所述的浸润式微影方法，其特征在于其中所述的载座包括一导电结构整合于其上，该导电结构为形成于该载座上的一图案化导电涂布层。
11.一种浸润式微影系统，其特征在于包括一物镜模组具有一前表面；一载座位于该物镜模组的该前表面之下；一流体定位模组，该流体定位模组使一流体至少部分填满该前表面和该载座上一基板间的空间；以及一放电元件，用以降低静电放电的程度。
12.根据权利要求11所述的浸润式微影系统，其特征在于其中所述的放电元件包括一离子淋浴器，以释放离子。
13.根据权利要求11所述的浸润式微影系统，其特征在于其中所述的放电元件包括一导电结构整合于该载座上。
14.根据权利要求11所述的浸润式微影系统，其特征在于其中所述的放电元件包括一接地结构整合于该载座和该流体定位模组至少其中一个上。
15.根据权利要求11所述的浸润式微影系统，其特征在于更包括一二氧化碳水产生器，将二氧化碳通入一去离子水中。
全文摘要
本发明有关于一种浸润式微影方法及系统，该一种浸润式微影方法，首先，提供一个涂布光阻层的基板；之后，在基板和微影系统的物镜间配置导电浸润流体；最后，使用辐射光经由导电浸润流体，曝光光阻层。该一种浸润式微影系统，其包括一物镜模组具有一前表面；一载座位于该物镜模组的该前表面之下；一流体定位模组，该流体定位模组使一流体至少部分填满该前表面和该载座上一基板间的空间；以及一放电元件，用以降低静电放电的程度。本发明的浸润式微影系统和方法中使用具有导电性的流体作为浸润流体，有效去除了曝光制程中积聚的静电荷。
文档编号G03F7/26GK1949082SQ20061015241
公开日2007年4月18日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年10月14日
发明者张庆裕, 林进祥, 林本坚, 鲁定中 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司