专利名称：量子点曝光板及应用所述量子点曝光板的光刻工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种量子点曝光板，更特定而言，其涉及一种具有量子点阵列的曝光板，其上可呈现出预定图形的光，以用于曝光工艺中。
背景技术：
在传统的半导体工艺中，如要在基底上形成各种微细的线路结构，其一般使用光刻工艺先在光阻上定义出线路图形，之后再透过蚀刻的方式将光阻上的线路图形转制到沈积的层结构上，从而完成线路的制作。就现今一般的光刻工艺而言，如图1所示，其绘示出习用光刻工艺中光阻曝光显影步骤的示意图。在进行光阻层120曝光步骤之前，为了定义出光阻的受光部位与非受光部位，须先准备一光掩模110来部分遮蔽来自曝光光源100发出的光。光掩模110藉由电子束先在其上刻出贯穿本体的线路图形。故此，将光掩模110设置在光阻层120上作为屏蔽，其可滤除部分的光，使透过的光呈现出吾人所欲的线路图形。光阻层120—般为涂布在基材130 (如一硅基底)上的光敏高分子材料，其于照射到特定波长的光之后会产生化学反应从而改变了原有的性质。利用此特点，受到呈线路图形的光曝照的光阻层120将会转变为具有线路图形与非线路图形两种不同性质的区域，故可在后续的显影步骤中利用显影剂将其中一区域溶除(视正、负型光阻材质而定)，使光阻层120图样化，进而可用在后续的蚀刻工艺中。然而，就现今纳米世代的半导体工艺而言，一整套电路工艺所需使用到的光掩模要价动辄几百万美金，带给IC设计公司或半导体制造商相当庞大的成本负担。再者，制作出来的光掩模由于皆已刻画出线路图形，若日后线路因产品需求或设计错误而需改变图形时，原有的光掩模就无法套用，须额外再制作另一光掩模，此缺点无疑为电路设计布局者带来相当程度的不便与制肘。另一方面，就工艺面上来看，随着半导体线路图形的线宽(critical dimension)越作越细,其光阻上亦需曝出更细的线路图形,如此，由于线宽接近甚至小于光源波长，所发生的干涉、绕射效应会造成线路图形变形。现今业界广泛采用昂贵又耗时的光学近邻效应修正(optical proximity correction)来克服此一现象。是以，就目前习用多年的光掩模曝光作法而言，其已渐渐无法因应现今纳米半导体世代庞大的制作成本与工艺考虑。如何去改进现有技术甚或开发新的技术，以成为相关领域的技艺人士无不努力研究的方向。
发明内容
本案发明人基于解决前述习用作法的缺失，遂特以提出了一种创新的曝光结构与方法，以在成本上与线路设计的裕度上根本地解决原有问题。本发明的目的之一在于提出一种量子点曝光板，所述量子点曝光板可透过其上所排列的量子点自行发出可编程的、呈特定图案的光，应用于现有的光刻工艺中作为曝光之用，不需要再使用昂贵的步进式或扫描式曝光机台，及昂贵、无法修改的光掩模。
在本发明一态样中，所述量子点曝光板包含一基板、一量子点阵列设在所述基板上、多条行控制线电性连接至对应的多行量子点中、及多条列控制线电性连接至对应的多列量子点中。其中所述行控制线与列控制线可分别提供行控制电压与列控制电压来控制量子点的发光，使得所述量子点阵列呈现出一发光图形。本发明的另一目的在于提出一种使用上述量子点曝光板的无光掩模式光刻工艺，其步骤顺序为提供一所述量子点曝光板、提供一光阻置于所述量子点曝光板的发光面方向、控制所述行控制电压与所述列控制电压使得所述量子阵列呈现出一所欲的发光图形、及以所述发光图形曝照所述光阻。无疑地，本发明的这类目的与其它目的在阅者读过下文以多种图示与绘图来描述的较佳实施例细节说明后将变得更为显见。
本说明书含有附图并于文中构成了本说明书的一部分，俾使阅者对本发明实施例有进一步的了解。所述图示描绘了本发明一些实施例并连同本文描述一起说明了其原理。图1绘示出习用光刻工艺中光阻曝光显影步骤的示意图；图2绘示出根据本发明实施例一量子点曝光板的顶示意图；图3绘示出根据本发明另一实施例一量子点曝光板的顶示意图；图4绘示出根据本发明一实施例中具有二极管阵列结构的量子点曝光板的顶示意图；图5绘示出本发明一实施例中一量子点曝光板发出图形化的曝光源的顶示意图；图6绘示出本发明实施例中使用量子点曝光板进行光刻工艺的示意图。须注意本说明书中的所有图示皆为图例性质。为了清楚与方便图标说明之故，图标中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。图中相同的参考符号一般而言会用来标示修改后或不同实施例中对应或类似的特征。其中，附图标记说明如下:100曝光光源110光掩模120光阻层130 基材200量子点曝光板210 基板220量子点阵列230行控制线240列控制线420量子点阵列430行控制线440列控制线500量子点曝光板530行控制线
540列控制线550行驱动器560列驱动器570控制电路580程序模块590区域600量子点曝光板620光阻630基材640量子点阵列
具体实施例方式现在文中将对本发明的实施例其随附图示中所描绘的例子作细节说明。然，所述说明并非要将本发明限定在后文将描述的实施方式中，且文中的实施方式是提出来让阅者能轻易并完整地了解本发明的范畴与精神。在图标中，某些组件与结构的尺寸与比例为了清楚之故会被夸大表示。阅者须了解到在本发明中亦可利用其它的实施例或是在不悖离所述实施例的前提下做出结构性、逻辑性、及电性上的改变。故此，下文的细节描述将不欲被视为是一种限定，反之，其中所含有的实施例将由随附的权利要求项来加以界定。
现在请参照图2，其绘示出本发明一实施例中一量子点曝光板200的顶示意图。如图2所示，本发明的量子点曝光板200主要由一基板210与一量子点阵列220所构成。量子点阵列220设在基板210之上或之中作为曝光光源之用，其可能是透过化学溶胶法(chemical colloidal)、自组成法(self-assembly)、分子束取向附生法(molecular beanepitaxy,MBE)、光刻法、或分栅法(split-gate)等方式形成在基板210上。量子点阵列220大致可视作是由多行量子点(横向)或是多列量子点(纵向)排列而成，如图2所示的交错排列方式，或是如图3所示的标准矩阵排列方式。量子点曝光板200上会形成有多条行控制线230与多条列控制线240来控制各量子点的发光，进而在量子点曝光板200呈现出一发光图形。如图2所示，每一行控制线230对应地电性连接至所述多行量子点中的其中一行并提供一行控制电压Vr至所述行中的各量子点，而每一列控制线240对应地电性连接至所述多列量子点中的其中一列并提供一列控制电压Vc至所述列中的各量子点。量子点阵列220中的各量子点将由行控制电压Vr与列控制电压Vc共同来决定其是否会发光。举例而言，在一实施例中，如图4所示，量子点阵列420可为一种二极管阵列，作为各二极管单元的量子点会阵列分布在一母体基材中。量子点的正极与负极可以导电材质构成，如分别为一氧化铟锡层(ITO)与一银电极，其分别与基材上的行控制线与列控制线电性连接。在此实施例中，行控制线430是作为一选择线，如一字线(word line，WLO，WLl，WL2...)，行控制电压Vr为一扫瞄电压，可控制量子点处一选择晶体管的开关。而列控制线440则作为一位线(bit line,BLO,BLl,BL2...)，与输出入电路连接，列控制电压Vc则为一驱动电压，其值设定成大于量子点的临界电压VTH。当所对应的量子点被设定成ON状态时(即发光)，一行选择器会将行控制电压Vr输至量子点处的选择晶体管并使其开路，让列控制电压Vc得以通过量子点，使量子点发光。反之，当所对应的量子点被设定成OFF时(即不发光)，行选择器则不会输出行控制电压Vr至量子点，使列控制电压Vc无法通过选择晶体管来激发量子点发光。就实际发光图形的呈现而言，以本发明一具体实施例为例，请参照图5，其绘示出本发明一实施例中一量子点曝光板200发出图形化的曝光源的顶示意图。如图5所示，量子点曝光板500上的多条行控制线530与列控制线540可分别电性连接至一行驱动器550与列驱动器560。行驱动器550负责将预定的行控制电压Vr传送至对应的量子点行，而列驱动器560则负责将预定的列控制电压Vc传送至对应量子点列。上述行驱动器550与列驱动器560会再连接至一共同的控制电路570，并所述控制电路570决定行控制电压Vr与列控制电压Vc的值以及其所欲传送至的量子点的行列位址。在实作中，量子点曝光板500可由一程序模块580来作可编程的曝光图形控制。使用者可以藉由操作程序模块580来决定量子点曝光板500所呈现的发光图形，如图中所呈现的『F』发光图形。在进一步的实施例中，由于本发明的量子点曝光板500具有以可编程方式来呈现曝光影像的优点，故于实作中，其可藉由实时(real-time)改变特定量子点或量子点区域的曝光量的方式来解决特定区域，如线路图形中的空旷区域(iso region，或称开放区域open region)以及密集区域(dense region)曝光量不均的问题。举例而言，图5中虚框590所围出来的区域是为曝光图形中光量较集中的密集区域，针对此区域的量子点而言，可藉由程序模块590来特别降低所述区域量子点的曝光量，如藉由提供所述区域较低的列控制电压Vc或降低所述区域的曝光扫瞄次数、发光强度或曝光时间的方式来达成。此种实施方式能解决习用光掩模式曝光工艺中因为无法个别的改变特定区域的光量而衍生的微加载效应(microloading effect)等工艺问题,例如藉由降低或增加曝光图形边缘的量子点的曝光扫瞄次数、发`光强度或曝光时间，或者是前述调整空旷区域或是密集区域的曝光图形中的量子点的曝光扫瞄次数、发光强度或曝光时间等。就曝光波长此点而言,量子点由于本身受到量子限制效应(quantum confinementeffect)的影响，即当量子点的尺寸变小其能带隙间距(band gap)会变大,故可控制其大小来调变能阶，进而改变所发出的光的波长。而量子点的材质与所用基板的材质亦会影响到能阶间距大小。故在本发明中，透过改变量子点的粒径或选择特定的量子点阵列220或基板210的材质，量子点曝光板200将可发出预定波长的光，以对特定的光敏材料达成曝光效果。本发明的量子点曝光板可同时用于正光阻或负光阻型态的光刻工艺中。在本发明一优选实施例中，量子点的材质可包含但不限定于由I1-VI族或II1-V族元素组成的纳米颗粒，如硒化镉(CdSe)，磷化铟(InP)，砷化铟(InAs)，氧化锌(ZnO)JB化锌(ZnSe)，硒化铅(PbSe)或硫化铅(PbS)等。基板2 I O的材质则可包含但不限定于砷化镓(GaAs),砷化铟(InAs)或磷化铟(InP)。量子点的直径可介于10 30纳米(nm)之间。量子点与量子点之间的最小间距可介于十至数十纳米(nm)之间。现在请参照图6，其绘示出本发明一实施例中使用上述量子点曝光板进行光刻工艺的截面示意图。如图6所示，一量子点曝光板600设置在一涂布有光阻620的基材(如娃基底)630上。与光掩模式曝光不同，量子点曝光板600由于是一直接发光源，故可设置在距离光阻620约10纳米(nm)之处,进而因近场福射效应(near field radiation)而克服了传统光掩模式曝光因为光源与光阻距离较远而产生的光学邻近效应(opticsproximity effect)等工艺问题,不需要采用额外的光学邻近修正步骤(optic proximitycorrection,OPC)来修正因绕射或是曝光程度疏密不均所导致的曝光图形变异。量子点曝光板600具有量子点阵列640的发光面会朝向光阻620，透过行控制线与列控制线的控制，量子点阵列可呈现出一所欲的发光图形照射在光阻620上，对光阻620达到特定图形的曝光效果。本领域的技艺人士将可轻易了解到在维持本发明教示的前提下，本发明的组件与方法可加以修改或变形成多种态样。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。
权利要求
1.一种量子点曝光板，其特征在于，包含: 一基板； 一量子点阵列，其设在所述基板上并由多行量子点或多列量子点组成； 多条行控制线，所述每一行控制线对应地电性连接至所述多行量子点中的其中一行并提供一行控制电压 '及 多条列控制线，所述每一列控制线对应地电性连接至所述多列量子点中的其中一列并提供一列控制电压，其中所述行控制电压与所述列控制电压可控制所对应的量子点发光使得所述量子点阵列呈现出一发光图形以曝光一光阻。
2.如权利要求1所述的量子点曝光板，其特征在于，所述量子点所发出的光的波长由所述量子点的大小与材质来决定。
3.如权利要求1所述的量子点曝光板，其特征在于，所述量子点的材质选自硒化镉，磷化铟，砷化铟，氧化锌，硒化锌，硒化铅、硫化铅或前述材质的组合。
4.如权利要求1所述的量子点曝光板，其特征在于，所述基板的材质包含砷化镓，砷化铟或磷化铟。
5.如权利要求1所述的量子点曝光板，其特征在于，所述量子点的直径介于10 30纳米之间。
6.如权利要求1所述的量子点曝光板，其特征在于，所述量子点的间距介于十至数十纳米之间。
7.如权利要求1所述的量子点曝光板，其特征在于，所述行控制电压为扫瞄电压，所述列控制电压为输出入电压。
8.—种使用权利要求1所述的量子点曝光板的无光掩模光刻工艺，其特征在于，包含下列步骤: 提供一所述量子点曝光板，所述量子点曝光板具有一发光面； 提供一光阻，所述光阻设在一基底上并面向所述量子点曝光板的发光面； 控制所述行控制电压与所述列控制电压使得所述量子点阵列呈现出一所欲的发光图形； 以所述发光图形曝照所述光阻。
9.如权利要求8所述的无光掩模光刻工艺，其特征在于，所述量子点曝光板与所述光阻的距离为10纳米。
10.一种主动式曝光板,其特征在于,包含: 一基板； 一点光源阵列，其设在所述基板上并由多行点光源或多列点光源组成，所述点光源可选择性呈现出一发光图形用以曝光一光阻。
11.如权利要求10所述的主动式曝光板，其特征在于，还包含多条行控制线与多条列控制线，所述每一行控制线对应地电性连接至所述多行点光源中的其中一行并提供一行控制电压，所述每一列控制线对应地电性连接至所述多列点光源中的其中一列并提供一列控制电压，其中所述行控制电压与所述列控制电压可控制所对应的所述点光源发光使得所述点光源阵列呈现出所述发光图形以曝光所述光阻。
全文摘要
本发明公开了一种量子点曝光板，其包含一基板、一量子点阵列、多条行控制线及多条列控制线。所述行控制线及列控制线可控制所对应的量子点发光使得所述量子点阵列呈现出一发光图形以在无光掩模的环境下曝光一光阻。
文档编号G03F1/00GK103105724SQ20111036203
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者戎乐天 申请人:台湾创新记忆体股份有限公司