專利名稱：使用倒置晶片投射光學(xué)接口的浸漬光刻系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體浸漬光刻，更明確地，涉及用以局限液體流于一浸漬光刻系統(tǒng)中的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
使用透鏡系統(tǒng)及回照(catadioptric)系統(tǒng)的光學(xué)光刻被廣泛地使用于供電路圖案印刷的半導(dǎo)體制造工業(yè)。至今，介于一最終透鏡組件與一半導(dǎo)體晶片表面之間的間隙系以氣體(通常為空氣或氮?dú)?填充。此氣體間隙適當(dāng)?shù)刈饔茫貏e在當(dāng)晶片于曝光期間被掃瞄于光學(xué)系統(tǒng)之下且于影像轉(zhuǎn)移期間有介于晶片與透鏡系統(tǒng)之間的相對移動時。
光學(xué)光刻的實際限制假設(shè)其成像發(fā)生所經(jīng)歷的媒體為空氣。此實際限制系由方程式Λ=λ4·n·NA,]]>其中λ為入射光的波長，NA為投射光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，而n為媒體的折射指數(shù)(其中由于使用離軸(offaxis)照射，4被使用以取代2)。介于最終透鏡組件與晶片表面之間的氣體接口限制了光學(xué)系統(tǒng)的最大分辨率至＜1.0的數(shù)值孔徑。假如介于最終透鏡組件與晶片表面之間的氣體空間可被填充以一折射材料，諸如油或水，則系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(及因此其分辨能力)可被顯著地增加，相應(yīng)于折射指數(shù)n。
因此，藉由引入液體于投射光學(xué)系統(tǒng)的一最終透鏡組件與一被成像的晶片之間，則折射指數(shù)會改變，因而以光源的一較低的有效波長達(dá)成增進(jìn)的分辨率。浸漬光刻有效地降低157nm光源至115nm波長(例如，于n＝1.365)，其達(dá)成關(guān)鍵層的印刷，以其今日工業(yè)上慣用的相同的光刻工具。
類似地，浸漬光刻可將193nm光刻向下推至，例如，145nm(對于n＝1.33)。435nm、405nm、365nm、248nm、193nm及157nm工具均可被使用以有效地達(dá)成較佳分辨率并“延伸”可使用波長。同時，可避免大量的CaF2、硬薄膜、氮?dú)馇宄鹊?。同時，焦點的深度可藉由液體浸漬的使用而被增加，其在(例如)LCD面板制造時可能為有用的。
然而，盡管浸漬光刻極看好，但仍存有數(shù)個問題，其至今已排除了浸漬光刻系統(tǒng)的商用化。現(xiàn)存浸漬光刻系統(tǒng)的一個問題涉及局限其被用于投射光學(xué)系統(tǒng)與待曝光晶片間的接口中的液體的困難度。于常規(guī)系統(tǒng)中，液體被注入于投射光學(xué)系統(tǒng)與晶片之間。已提議了相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)以維持液體的局限。
存在有另一問題，其中晶片的掃瞄移動使得其晶片被移開自曝光區(qū)域，其導(dǎo)致液體的濺出。由于液體的固有的粘稠性，此濺出亦為一問題，即使當(dāng)晶片存在于投射光學(xué)系統(tǒng)之下時。
因此，需要一種用以局限液體于投射光學(xué)系統(tǒng)與晶片之間的簡單系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種使用倒置晶片投射光學(xué)接口的浸漬光刻系統(tǒng)及方法，其實質(zhì)上排除了相關(guān)技術(shù)之一或更多問題及缺點。
提供一種液體浸漬光刻系統(tǒng)，其包含一曝光系統(tǒng)，該曝光系統(tǒng)系以電磁輻射曝光一基底；且還包含一聚集電磁輻射于基底上的投射光學(xué)系統(tǒng)。一種液體供應(yīng)系統(tǒng)提供液體于投射光學(xué)系統(tǒng)與基底之間。投射光學(xué)系統(tǒng)被置于基底底下。
于另一方面，提供一種液體浸漬光刻系統(tǒng)，其包含一曝光系統(tǒng)，該曝光系統(tǒng)以電磁輻射曝光一基底；且還包含一聚集電磁輻射于基底上的投射光學(xué)系統(tǒng)。一種用以提供液體的機(jī)構(gòu)介于投射光學(xué)系統(tǒng)與基底之間。投射光學(xué)系統(tǒng)被置于基底底下。一凹凸面被形成于投射光學(xué)系統(tǒng)與晶片之間。
于另一方面，提供一種曝光一基底的方法，其包含將一投射光學(xué)系統(tǒng)置于基底底下、使用一投射光學(xué)系統(tǒng)以投射電磁輻射至基底上、及傳送液體于投射光學(xué)系統(tǒng)與基底之間。
本發(fā)明的額外的特征及優(yōu)點將被提出于以下說明中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將根據(jù)此處所提出的說明而明白其進(jìn)一步的特征及優(yōu)點，或者可藉由本發(fā)明的實施而得知。本發(fā)明的優(yōu)點將藉由特別于說明書及其申請專利范圍連同后附圖形所指出的結(jié)構(gòu)而被實現(xiàn)或達(dá)成。
應(yīng)了解之前的一般性敘述及以下的詳細(xì)敘述為示范性及說明性，在權(quán)利要求書中將提出本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


后附圖形(其被含入以提供本發(fā)明的示范實施例的進(jìn)一步了解且被并入而構(gòu)成此說明書的一部分)說明本發(fā)明的實施例，且配合其敘述以解釋本發(fā)明的原理。于圖形中圖1顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種液體浸漬光刻系統(tǒng)的橫斷面視圖。
圖2顯示圖1的系統(tǒng)的立體圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實施例，其范例被說明于后附圖形中。
本發(fā)明容許一空間于一投射光學(xué)系統(tǒng)的最終透鏡組件與一晶片表面之間，以利液體填充。其容許光學(xué)系統(tǒng)的有效數(shù)值孔徑的顯著增加。使用對于液體及重力的壓力控制的組合，液體的量被含入并固持于定位。相較于目前使用的常規(guī)系統(tǒng)，投射光學(xué)系統(tǒng)(曝光系統(tǒng))被倒置。換言之，常規(guī)系統(tǒng)是曝光朝下或至側(cè)邊，而本發(fā)明的投射光學(xué)系統(tǒng)是曝光朝上。晶片被曝光以其抗蝕劑涂敷的表面朝下，而抗蝕劑接觸于一液體凹凸面。于晶片掃瞄期間，凹凸面橫越晶片的抗蝕劑涂敷表面。
本發(fā)明容許間隙填充液體被保持于定位，即使于晶片的邊緣通過光學(xué)系統(tǒng)時。投射光學(xué)系統(tǒng)(與液體)的外殼可被掃瞄出晶片的邊緣且再掃瞄至晶片上，而維持液體接口。于外殼周圍的接取盆接取并容納任何置換的液體。液體凹凸面由液體壓力所控制。此接口因而輕易地兼容與許多型式的液體。
圖1說明依據(jù)本發(fā)明的一種液體浸漬光刻系統(tǒng)的一實施例。如圖1中所示，一投射光學(xué)系統(tǒng)100被置于一晶片101底下。晶片101包含抗蝕劑涂敷的晶片表面106。投射光學(xué)系統(tǒng)100包含多個透鏡組件102A、102B。外殼103的頂部包含一開口110以供投射一影像至晶片101上。外殼103的頂部被顯示為圖1中的水平線，雖然其不一定為如此。
介于外殼103的頂部與透鏡102A之間的區(qū)(于圖1中標(biāo)示為107)被壓力控制，且藉由一液體封蓋104而被密封自剩余的投射光學(xué)系統(tǒng)100。區(qū)107被填充以一種液體，通常處于來自一液體源(未顯示于圖1中)的壓力下以平衡重力。于曝光期間，液體形成一凹凸面108，如圖1中所示。接取盆105被用以移除任何偏離的液體，其可能在沿著一掃瞄軸掃瞄晶片101時發(fā)生。應(yīng)理解可使用較多或較少的接取盆(相較于圖1中所示者)。接取盆105也可以是圍繞外殼103的環(huán)狀的。
注意于本發(fā)明中，容許重力來執(zhí)行局限液體的工作。凹凸面108基本上由重力所控制，于晶片101被掃瞄時。再者，當(dāng)晶片101移動超過投射光學(xué)系統(tǒng)100時，液體將會輕易地濺出晶片101的邊緣，不同于常規(guī)的浸漬光刻系統(tǒng)。
一液體封閉環(huán)系統(tǒng)(即，接取盆105)被安裝至光刻系統(tǒng)透鏡之末端。如上所述，投射光學(xué)系統(tǒng)100曝光影像朝上至晶片101(亦即，晶片表面106)的底側(cè)上。晶片101被涂敷抗蝕劑，且待被成像的晶片表面106為較低表面。外殼103的頂部提供一介于最終透鏡組件102A與晶片101的晶片表面106間的液體接口，其投射光學(xué)系統(tǒng)100聚焦于該液體接口上。外殼103的頂部中的開口110容許來自投射光學(xué)系統(tǒng)100的光束被成像于晶片表面106上。其亦容許液體與晶片表面106之間的緊密接觸。重要的是確保其封閉區(qū)107保持充滿液體，盡管外殼103的頂部被開通至晶片表面106，且盡管晶片101可能以不受限制的方式移動于投射光學(xué)系統(tǒng)100之上。液體通過其加諸于液體上的壓力的控制而被固持于定位，透過一循環(huán)系統(tǒng)(亦即，一種液體供應(yīng)系統(tǒng)，未顯示于圖形中)。壓力被控制以平衡重力并保持其橫越開口110的凹凸面(meniscus)108，當(dāng)晶片101不存在時。當(dāng)晶片101被滑動于投射光學(xué)系統(tǒng)100之上時，壓力被增加以容許液體“推開”孔隙并接觸晶片表面106。當(dāng)液體接口由于晶片101相對于投射光學(xué)系統(tǒng)100的移動而滑動于晶片101的邊緣上方時，液體上的壓力被調(diào)整以將液體從晶片表面106“拉回”進(jìn)入?yún)^(qū)107。
接近開口110的外殼103的頂部(如圖1中所示)可被特殊地形成及表面加工以控制接口液體的形狀及性質(zhì)。例如，外殼103的頂部的表面可被制為疏水的(hydrophobic)。圍繞外殼103的頂部的接取盆105抑制其溢流或泄漏自外殼103的頂部的液體。此液體可被過濾、溫控及再循環(huán)回入?yún)^(qū)107。
晶片表面106及外殼103的頂部的調(diào)適可進(jìn)一步增進(jìn)性能。于液體為水的情況下，表面可被制為疏水的。介于晶片表面106與外殼103頂部之間的間隙(距離)系藉由晶片曝光的動力學(xué)而被最佳化。雖然本系統(tǒng)被設(shè)計以利晶片動態(tài)曝光于一掃瞄系統(tǒng)中，但其也可被使用于步進(jìn)-及-掃瞄型曝光系統(tǒng)。
于典型的干式曝光系統(tǒng)中，介于透鏡102A與晶片101之間的間隙為3-4毫米的等級。于本發(fā)明中，介于外殼103與晶片101之間的間隙可被制成低如50微米，雖然較大或較小的尺寸(例如，高達(dá)0.5毫米的介于外殼103與晶片101間的間隙)也可被使用(額定地，100微米被預(yù)期是于典型的范圍內(nèi)，雖然50-150微米、40-200微米、或甚至高達(dá)1毫米、以及甚至于某些情況下大于1毫米也為可能的)。應(yīng)注意水為193nm光刻的較佳液體，其于193納米為相對無損的。對于157納米光刻，液體內(nèi)的損失為一關(guān)心條件，其傾向于需要介于透鏡102A與晶片101之間的較小間隙。換言之，透鏡102A將移動更接近于晶片101(降至約1毫米附近)。于157納米光刻的情況下，介于外殼103與晶片101之間的間隙可降至50微米或更小。
亦應(yīng)理解，于本發(fā)明中，于晶片101的曝光需要一種干式曝光的情況下，液體可被完全地移除。對于干式曝光，光學(xué)系統(tǒng)需被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整(例如，焦點、球面像差、數(shù)值孔徑的減小，等等)。
如上所述，對于193納米成像，液體最好是水(例如，去離子化水)，雖然可使用其它的液體，例如，環(huán)-辛烷、Krytox(Foemblin油)及全氟聚醚流體。
圖2說明圖1的液體浸漬光刻系統(tǒng)的立體圖。于圖2中，與圖1相同的組件被同樣地標(biāo)示。(注意于此仿真圖形中，晶片101呈現(xiàn)為透明的。)將投射光學(xué)系統(tǒng)100置于晶片101底下(而非于其上)容許利用重力以形成一凹凸面108以致其液體的局限被實質(zhì)上簡化了。如此去除了復(fù)雜局限系統(tǒng)、相當(dāng)繁復(fù)的液體循環(huán)及泵浦機(jī)構(gòu)等等的需求。其亦可觀地簡化了任何偏離液體(其可使用接取盆105而被簡單地捕取)的效應(yīng)。
另一方面，也可以具有“噴泉頭(fountainhead)”效應(yīng)，其中液體被排除自外殼103而朝向晶片101，其達(dá)成類似于凹凸面的效果，并接著流入接取盆以利再循環(huán)。
本發(fā)明獲致對于液體浸漬光刻系統(tǒng)的數(shù)項優(yōu)點。液體的局限被簡化。濺出被減少或完全消除。此系統(tǒng)可被使用為一濕式曝光系統(tǒng)(具有液體)、以及一干式曝光系統(tǒng)(無液體，具有光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整)，如所需。所有這些優(yōu)點容許現(xiàn)存光刻工具及類似波長的使用以界定更小的特征于一半導(dǎo)體表面上。
結(jié)論雖然本發(fā)明的各個實施例被描述于上，應(yīng)了解其系以范例方式呈現(xiàn)，而非限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白其形式上及細(xì)節(jié)上的各種改變均可被執(zhí)行于此而不背離本發(fā)明的精神及范圍。
藉助于其說明特定功能的性能的功能性建構(gòu)方塊及方法步驟和其關(guān)系而描述了本發(fā)明。這些功能性建構(gòu)方塊及方法步驟的邊界已被任意地界定于此以便于描述。替代的邊界也可被界定，只要其特定的功能及關(guān)系被適當(dāng)?shù)貓?zhí)行。同時，方法步驟的順序可被重新安排。任何此等替代邊界因而落入本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解這些功能性建構(gòu)方塊可被實施以分離的組件、特別應(yīng)用的集成電路、執(zhí)行適當(dāng)軟件等的處理器或任何其組合。因此，本發(fā)明的廣泛性及范圍不應(yīng)由任何上述示范性實施例所限制，而應(yīng)僅被界定相應(yīng)于后附申請專利范圍及其同等物。
權(quán)利要求
1.一種液體浸漬光刻系統(tǒng)，其包含一曝光系統(tǒng)，其曝光一基底并包含一投射光學(xué)系統(tǒng)；及一液體提供機(jī)構(gòu)，用以提供液體于投射光學(xué)系統(tǒng)與基底之間，其中投射光學(xué)系統(tǒng)被置于基底底下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中液體提供機(jī)構(gòu)得以形成一液體凹凸面于投射光學(xué)系統(tǒng)之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中液體提供機(jī)構(gòu)得以形成一噴泉頭于投射光學(xué)系統(tǒng)之上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中投射光學(xué)系統(tǒng)包含一外殼，具有被設(shè)置為捕取偏離液體的至少一個接取盆。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中投射光學(xué)系統(tǒng)包含一外殼，其中安裝有多個透鏡，該外殼包含一介于多個透鏡的一最高透鏡與外殼的頂部之間的壓力區(qū)；一開口，其位于外殼的頂部中；及一液體封蓋，其介于多個透鏡的最高透鏡與壓力區(qū)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中介于基底與外殼頂部之間的距離約為50-150微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中介于基底與外殼頂部之間的距離介于50微米與500微米之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中外殼的頂部具有一疏水表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中液體提供機(jī)構(gòu)僅于需要濕式曝光時選擇性地提供液體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中電磁輻射為193納米。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中電磁輻射為157納米。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中電磁輻射為435納米。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中電磁輻射為405納米。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中電磁輻射為365納米。
15.根據(jù)權(quán)利要求16的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中電磁輻射為248納米。
16.一種液體浸漬光刻系統(tǒng)，其包含一曝光系統(tǒng)，其包含一投射光學(xué)系統(tǒng)；及一液體供應(yīng)系統(tǒng)，其得以提供液體于投射光學(xué)系統(tǒng)與基底之間，其中投射光學(xué)系統(tǒng)得以置于基底底下。
17.一種液體浸漬光刻系統(tǒng)，其包含一曝光系統(tǒng)，其包含一投射光學(xué)系統(tǒng)；及一液體供應(yīng)系統(tǒng)，其得以提供液體于投射光學(xué)系統(tǒng)與基底之間，其中液體供應(yīng)系統(tǒng)得以形成一液體凹凸面于投射光學(xué)系統(tǒng)之上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中投射光學(xué)系統(tǒng)得以定位于基底底下。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中投射光學(xué)系統(tǒng)包含一外殼，具有得以捕取偏離液體的至少一個接取盆。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中投射光學(xué)系統(tǒng)包含一外殼，其中安裝有多個透鏡，該外殼包含一介于多個透鏡的一最高透鏡與外殼的頂部之間的壓力區(qū)；一開口，其位于外殼的頂部中；及一液體封蓋，其介于多個透鏡的最高透鏡與壓力區(qū)之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中外殼的頂部具有一疏水表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的液體浸漬光刻系統(tǒng)，其中液體供應(yīng)系統(tǒng)僅于需要濕式曝光時選擇性地提供液體。
全文摘要
一種液體浸漬光刻系統(tǒng)，其包含一曝光系統(tǒng)，該曝光系統(tǒng)系以電磁輻射曝光一基底、且還包含一聚集電磁輻射于基底上的投射光學(xué)系統(tǒng)。一種液體供應(yīng)系統(tǒng)提供液體于投射光學(xué)系統(tǒng)與基底之間。投射光學(xué)系統(tǒng)被置于基底底下。
文檔編號G03B27/42GK101059659SQ20071010651
公開日2007年10月24日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者哈瑞·休厄爾 申請人:Asml控股股份有限公司