[發明專利]沉浸式光刻系統的投影系統

無效

• 申請號: 200610148819.8
• 申請日: 2006-12-28
• 公開（公告）號: CN101211120A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 陳國慶;肖德元;黃曉櫓;金波
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;H01L21/027
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及沉浸式光刻系統的投影系統。

背景技術

在半導體工業中，為了制造更小的晶體管，以便在芯片上形成更多的柵極和制造性能更高的晶體管，光刻工藝必須采用更短波長的光以形成較小的特征尺寸，人們預測193納米浸入式光刻技術將取代157納米光刻技術成為45納米以下半導體生產的新一代光刻技術。早在2003年5月，英特爾(Intel)宣布放棄157納米光刻機的開發，而將采用氟化氬激光器的193納米光刻機的功能擴展至45納米節點。這也正是沉浸式光刻技術取得較好發展的結果，數值孔徑為0.93的193納米的鏡頭已經可以實現。緊隨Intel之后，歐洲的ASML、日本的尼康(Nikon)和佳能(Canon)沉浸式光刻系統計劃紛紛出籠。193納米浸入式光刻技術成為實現45納米以下CMOS的關鍵技術。

雖然浸入式光刻已受到很大的關注，但仍面臨巨大挑戰。根據2005版《國際半導體技術藍圖》的光刻內容，浸入式光刻的挑戰在于：(a)控制由于浸入環境引起的缺陷，包括氣泡和污染；(b)抗蝕劑與流體或面漆的相容性，以及面漆的發展；(c)抗蝕劑的折射指數大于1.8；(d)折射指數大于1.65的流體滿足粘度、吸收和流體循環要求；(e)折射指數大于1.65的透鏡材料滿足透鏡設計的吸收和雙折射要求。

現有技術中一般在投影透鏡的周圍形成液體供給裝置以供給液體，下面參照附圖1加以說明，圖1給出一種沉浸式光刻系統的投影系統100，包括：投影透鏡14，用于把掩模版的圖形按比例縮小投影到半導體襯底上的高分子聚合物層；液體池15c，位于投影透鏡的曝光場中，作為投影透鏡的曝光媒介，所述投影透鏡14浸沒于液體池15c中；液體供給裝置15，位于投影透鏡14的兩側，用于提供液體池15c；氣液體噴淋裝置17，位于液體供給裝置15的外圍，用于形成氣體簾限制液體池15c的液體外流；襯底傳送裝置13，位于氣液體噴淋裝置17、液體供給裝置15以及液體供給裝置產生的液體池15c下，用于裝載和傳送半導體襯底11，所述襯底傳送裝置13上的半導體襯底11上形成有高分子聚合物層12；所述氣液體噴淋裝置17包括輸入載流氣體的輸入端17a及輸出來自輸入端17a的載流氣體的輸出端17b。

在現有的193納米的沉浸式光刻系統的投影系統100中，液體采用水，氣體噴淋裝置17的輸入端17a輸入氣體是氮氣、空氣、合成空氣或者惰性氣體，由輸出端17b噴淋至高分子聚合物層12上，輸出的氣體形成氣體簾將液體供給裝置15產生的液體池15c密封，但是由于高分子聚合物層12比如光刻膠是親水性，在投影系統完成一處投影后轉移到下一區域的時候會在半導體襯底11上的高分子聚合物層12表面殘留水形成水漬，限制了投影系統的掃描速度，同時由于曝光后會在高分子聚合物層12表面殘留有水，需要對半導體襯底11進行烘烤工藝，增加了工藝復雜度和工藝成本，同時進行曝光的生產能力較低。

發明內容

本發明解決的問題是由于被曝光的高分子聚合物層為親水性，在曝光時候，沉浸式光刻系統的投影系統的掃描速度較慢，生產能力較低。

為解決上述問題，本發明提供一種沉浸式光刻系統的投影系統，包括：投影透鏡，用于把掩模版的圖形按比例縮小投影到半導體襯底上的高分子聚合物層；液體池，位于投影透鏡的曝光場中，作為投影透鏡的曝光媒介；液體供給裝置，位于投影透鏡的兩側，用于提供液體池；氣體噴淋裝置，位于液體供給裝置的外圍，用于形成氣體簾限制液體池的液體外流；襯底傳送裝置，位于氣體噴淋裝置、液體供給裝置以及液體供給裝置產生的液體池下，用于裝載和傳送半導體襯底，所述襯底傳送裝置上的半導體襯底上形成有高分子聚合物層；所述氣體噴淋裝置包括輸入載流氣體的第一輸入端、輸入異丙醇氣體的第二輸入端及輸出來自第一輸入端的載流氣體和來自第二輸入端的異丙醇氣體的混合氣體的輸出端，所述載流氣體為氮氣或者惰性氣體，所述異丙醇氣體的溫度范圍為30至110℃。

所述載流氣體的流速為10至100升/分鐘。

所述異丙醇氣體的流速為0.1至1.0升/分鐘。

所述投影透鏡在半導體襯底上進行掃描通過移動襯底傳送裝置實現，所述襯底傳送裝置移動的速度為500至1000毫米/秒。

所述投影透鏡與襯底傳送裝置之間的距離為0.01至10mm。

所述高分子聚合物層為光刻膠、苯丙環丁烯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯等。

所述高分子層為光刻膠。

所述液體供給裝置提供的液體為水。