专利名称：浸润式光刻技术的方法
技术领域：
本发明涉及一种浸润式光刻技术的方法，尤其涉及一种浸润式光刻技术的方法，可经由预先处理程序而改良微泡问题。
背景技术：
随着半导体技术的快速发展，半导体工艺的线宽越缩越小，而在半导体制造中一直扮演着举足轻重的角色的光刻工艺技术也需不断地提高解析度。为符合未来更微小的特征尺寸时代的需求，目前已经开发出一种新兴的光学光刻技术，称为浸润式光刻技术，该技术是利用液体的折射率来增进光学解析度。
传统光学光刻技术，其光学透镜与光致抗蚀剂之间的介质为空气，而由于空气的折射率为1，故其光刻系统的数值孔径(numerical aperture)介于0与1之间。而浸润式光刻技术将空气介质更换为折射率高于1的液体，则得以增加光刻系统的数值孔径(数值孔径与通过介质折射率成正比)并提升其解析度。
浸润式光刻技术是将液体置于其光刻系统中的光学透镜与光致抗蚀剂之间，而利用由于其系统的数值孔径大于1而得以提升其解析度而光刻制造出更小特征尺寸的图案。一般而言，于目前193纳米波长曝光技术中，较适合使用水在光源与晶片之间作为介质。相较于传统光学光刻技术，浸润式光刻技术可提供许多优点，包括可缩短曝光波长以及相当程度地增加聚焦深度。
然而浸润式光刻技术仍有几项关键因素待克服，例如水与光致抗蚀剂介面所产生的微泡(micro-bubbles)及水中微泡的控制等。在浸润式光刻技术的多项步骤中，均有可能会导致微泡的产生，例如可能因为于晶片表面型态不平坦而埋藏的微量空气或光刻系统热效应而产生的气泡；亦或是于透镜与晶片之间注入或抽干液体时所引入的微泡。
因此，浸润式光刻技术极需要能研发出解决微泡问题的可行方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种浸润式光刻技术的方法，可经由区域性地预先处理晶片表面，而改良晶片表面或光致抗蚀剂表面与使用浸润液体之间所存在的微泡问题。
依照本发明的一优选实施例所述的浸润式光刻技术的方法，本发明的方法，在施用浸润液(体)的同时，利用一预先处理液(体)，经由(区域性地)预先处理部分晶片表面，而使得被处理的晶片表面可轻易被后续施用的浸润液(体)所湿润。该预先处理液(体)可包括一湿润剂，以帮助强化晶片或光致抗蚀剂表面对浸润液(体)的可湿性或亲水性。或者，根据依照本发明的另一优选实施例所述，本发明的方法可利用一表面处理程序来区域性地预先处理部分晶片表面，而使得被处理的晶片或光致抗蚀剂表面的可湿性或亲水性增加，使得其可轻易被后续施用的浸润液(体)所湿润。
本发明因采用区域性地预先处理程序，因此被处理的晶片或光致抗蚀剂表面的可湿性或亲水性增加，使得其可轻易被后续施用的浸润液(体)所湿润，而改良晶片表面或光致抗蚀剂表面与使用浸润液体之间所存在的微泡问题。也因此改善之前因为微泡问题所造成的图像成影缺陷，进而提高图像成影真实度(pattern fielity)。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1A-1C绘示为依照本发明的一优选实施例所述的一种浸润式光刻方法的流程步骤的剖面示意图；图1D绘示为图1A中的预先处理区域与曝光区的上视图；图2绘示为依照本发明的另一优选实施例所述的一种浸润式光刻方法的预先处理步骤的剖面示意图。
主要元件符号说明10浸润式光刻系统12投影透镜14透镜外壳
15注入口17排除口20液体供应槽21注入管22抽取管100半导体晶片102光致抗蚀剂层104预先处理液体106浸润液体110预先处理区域112曝光区域120表面处理程序具体实施方式
一般而言，浸润式光刻系统是利用于投影透镜与晶片表面或晶片上的所覆光致抗蚀剂的表面之间，先注入一薄层的浸润液体(或水)，再进行曝光。而浸润液体并不会覆盖整个晶片表面，而仅是覆盖透镜下方、晶片的一特定区域(即曝光区域)。而当曝光之后，会移除所注入的浸润液体(或水)，然后经由移动平台移动晶片而使透镜对准下一曝光位置；如此不断重复前述步骤直至整个晶片皆曝光完毕。
本发明提供一种浸润式光刻技术的方法，利用区域性地预先处理晶片或光致抗蚀剂表面，而解决现有所存在的微泡形成问题。
图1A-1C绘示为依照本发明的一优选实施例所述的一种浸润式光刻方法的流程步骤的剖面示意图。图1D绘示为图1A中的预先处理区域与曝光区的上视图。
参见图1A，将一半导体晶片100置于一浸润式光刻系统10之中；该半导体晶片100可包括许多不同材料层与至少一光致抗蚀剂层102覆于其上。依照本发明的一优选实施例，本发明的方法会在注入浸润液体曝光程序的同时，进行一预先处理程序。
预先处理程序中，从浸润式光刻系统10的一液体供应槽20中将少量的一预先处理液体104区域性喷洒于晶片100表面(光致抗蚀剂层102表面)上，而预先处理液体104均匀喷散于光致抗蚀剂层102表面上，但是，其分布范围局限于一预先处理区域110内(亦即仅覆盖预先处理区域110)，如图1A与1D所示。此预先处理区域110例如为一环状区域。所使用预先处理液体104的用量可精确控制，以避免预先处理液体104由预先处理区域110溢流出来或多到干扰后续的曝光步骤。举例而言，该预先处理液体104可透过内层注入管21与外层抽取管22的设计而控制其所覆盖的区域大小，该预先处理液体104例如可为水、包含一湿润剂的水、包或不包含一湿润剂的适当溶剂。而该湿润剂可为一介面活性剂。该预先处理液体104可以将一般光致抗蚀剂的疏水性表面变成亲水性表面而增加其可湿性或亲水性。
参见图1A，在预先处理程序的同时，于浸润式光刻系统10的投影透镜12与晶片100上的所覆光致抗蚀剂102表面之间，注入一薄层的浸润液体106而进行曝光。该浸润液体106仅覆盖一曝光区域112(即透镜下方、晶片的一特定区域)，如图1A与1D所示。举例而言，浸润液体106可经由透镜外壳14上的一注入口15而注入并透过透镜外壳14上的一排除口17而利用真空抽干，且可透过注入口15与排除口17的相对位置或吸注速率等来控制浸润液体106所覆盖的区域大小形状。较佳的状况，浸润液体106为去离子化与/或除气化的水。但是，本发明所使用的浸润液体106也可为其他适当液体，端视其吸收系数、折射率或光感性而调整。
参见图1D，该预先处理区域110为环状且环绕于该曝光区域112之外。较佳的状况，该曝光区域112是位于该环状预先处理区域110的中央部分。而该预先处理区域110的形状并非如图所示限于环形，而也可以视光刻系统的设计或工艺的需要而调整为弧形或其他适当形状或大小。同样地，该曝光区域112的形状并非如图所示限于四方形，而也可以视光刻系统或光掩模的设计需要而调整为圆形或其他适当形状或大小。
参见图1B与1D，透镜对准一曝光位置(A)，在浸润液体106位于投影透镜12与光致抗蚀剂102表面之间的情况下进行一曝光步骤；由于光刻技术中的曝光步骤为本领域技术人员所众所皆知，在此不再详叙其流程与条件。
参见图1C，曝光步骤之后，将投影透镜12与光致抗蚀剂102表面之间的浸润液体106吸干移除。而预先处理程序中所使用的预先处理液体104可于曝光前或曝光步骤之中移除，或曝光之后与浸润液体106一起被移除。
然后，经由移动平台移动晶片而使透镜对准下一曝光位置(B)，如图1D(见图表示移动方向)；如此不断重复前述预先处理程序、注入浸润液体及曝光等步骤，直至整个晶片皆曝光完毕。
依照本发明的优选实施例，本发明的方法在注入浸润液体曝光程序的同时，进行预先处理程序。但是，如图1D所示，以晶片上一特定位置(B)而言，应用本发明的方法，会使位置(B)在(下一次)注入浸润液体曝光之前，已先被预先处理程序处理过。
本发明中所采用的预先处理程序，主要是用以强化晶片表面或光致抗蚀剂层表面的特定区域的可湿性或亲水性。图2绘示为依照本发明的另一优选实施例所述的一种浸润式光刻方法的预先处理步骤的剖面示意图。图2中仅绘示出预先处理步骤的部分，而省略注入浸润液体曝光的步骤。于此优选实施例中，所采用的预先处理程序包括针对晶片100表面或光致抗蚀剂层102表面的特定区域110(如图1D所示)进行一表面处理程序120，而非利用一预先处理液体；也就是，针对光致抗蚀剂层102表面的所谓的预先处理区域110，以例如一含氧等离子体或一氧化剂处理，而改变此区域的表面性质。表面处理程序120可以在预先处理区域110的范围内，将一般光致抗蚀剂的疏水性表面变成亲水性表面而增加其可湿性或亲水性。
本发明因针对晶片的特定区域(预先处理区域)而区域性地进行预先处理程序，而被处理区域的晶片或光致抗蚀剂的表面特性改变。因此被处理区域的晶片或光致抗蚀剂表面对于后续施用浸润液体的可湿性或亲水性增加。由于预先处理区域大于且包括预定的曝光区域，所以预先处理程序可使得其可轻易被后续施用的浸润液体所湿润，而改良晶片表面或光致抗蚀剂表面与使用浸润液体之间所存在的微泡问题。也因此改善之前因为微泡问题所造成的图像成影缺陷，进而提高图像成影真实度。
此外，本发明是于同一光刻系统中进行该预先处理程序，也就是说该预先处理程序的进行是于“原位置”上所发生，而无须转移至另一机台来进行处理，故可有效减少时间上延误浪费以及移转过程中所可能发生的污染等问题。更因为进行该预先处理程序之后即刻进行注入浸润液体及曝光等步骤，不但极有效率且间隔时间很短，而可达到较佳的湿润效果。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种浸润式光刻方法，包括下列步骤提供包括至少一光致抗蚀剂层的一晶片至一浸润式光刻系统；针对该晶片上的该光致抗蚀剂层表面的第一区域进行一预先处理程序，并同时提供一液体覆盖该光致抗蚀剂层表面的第二区域且该液体位于该光致抗蚀剂层表面与该浸润式光刻系统的一透镜之间，其中该第一区域环绕于该第二区域之外，而该光致抗蚀剂层表面的第一区域与该液体直接接触且对于该液体有可湿性；以及在该液体位于该光致抗蚀剂层表面与该浸润式光刻系统的该透镜之间的情况下，对于该光致抗蚀剂层表面的第二区域进行一曝光步骤。
2.如权利要求1所述的浸润式光刻方法，其中该预先处理程序包括针对该晶片上的该光致抗蚀剂层表面的第一区域提供一预先处理液体。
3.如权利要求2所述的浸润式光刻方法，其中该预先处理液体为离子水。
4.如权利要求3所述的浸润式光刻方法，其中该预先处理液体还包括一湿润剂。
5.如权利要求2所述的浸润式光刻方法，其中该预先处理液体还包括一湿润剂。
6.如权利要求1所述的浸润式光刻方法，其中该预先处理程序包括针对该晶片上的该光致抗蚀剂层表面的第一区域进行一表面处理程序。
7.如权利要求6所述的浸润式光刻方法，其中该表面处理程序包括以一含氧等离子体处理该光致抗蚀剂层表面以增加其可湿性或亲水性。
8.如权利要求6所述的浸润式光刻方法，其中该表面处理程序包括以一氧化剂处理该光致抗蚀剂层表面。
9.如权利要求1所述的浸润式光刻方法，其中该第二区域位于该第一区域的中央部分。
10.如权利要求1所述的浸润式光刻方法，其中该预先处理程序是于该浸润式光刻系统中原位置进行。
全文摘要
一种浸润式光刻技术的方法，在施用浸润液(体)的同时，利用一预先处理程序，经由(区域性地)预先处理部分晶片表面，而使得被处理的晶片表面可轻易被后续施用的浸润液(体)所湿润。该预先处理程序包括使用一预先处理液(体)或进行一表面处理程序，以帮助强化晶片或光致抗蚀剂表面的特定区域对浸润液(体)的可湿性或亲水性。
文档编号H01L21/02GK101055423SQ20061007534
公开日2007年10月17日 申请日期2006年4月10日 优先权日2006年4月10日
发明者林思闽 申请人:联华电子股份有限公司