[發(fā)明專利]一種浸沒式曝光設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310636170.4
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN104678712A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京連和連知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及一種浸沒式曝光設(shè)備。

背景技術(shù)

光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上，通常是襯底的目標(biāo)部分上的機器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩?；蜓谀０?reticle)的圖案形成裝置用于生成對應(yīng)于所述IC的單層的電路圖案。可以將該圖案成像到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。圖案成像是通過把圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上進(jìn)行的。通常，單獨的襯底將包含被連續(xù)曝光的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。常規(guī)的光刻設(shè)備包括：所謂步進(jìn)機，在所述步進(jìn)機中，通過將全部圖案依次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個目標(biāo)部分；以及所謂掃描機：在所述掃描機中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向掃描所述襯底來輻射每一個目標(biāo)部分。也可能通過將圖案壓印(imprinting)到襯底的方式從圖案形成裝置將圖案形成到襯底上。高精度和高分辨率作為光刻技術(shù)當(dāng)前瞄準(zhǔn)的目標(biāo)需要光刻設(shè)備的各部件之間相互精確定位，例如保持圖案形成裝置(例如掩模)的掩模版臺、投影系統(tǒng)和保持襯底的襯底臺。除了例如掩模版臺和襯底臺的定位外，投影系統(tǒng)也面臨這種需要。在當(dāng)前設(shè)備中的投影系統(tǒng)包括承載結(jié)構(gòu)，例如透鏡座架(透射光的情形)或反射鏡框架(反射光的情形)，和包括多個光學(xué)元件，例如透鏡元件、反射鏡等。

根據(jù)瑞利判據(jù)????????????????????????????????????????????????，光學(xué)光刻系統(tǒng)的光刻分辨率R由工藝因子k1，曝光波長及數(shù)值孔徑NA所決定。按照傳統(tǒng)光刻路線，要提高曝光系統(tǒng)光刻分辨率，可以減小曝光波長?者提高投影物鏡像方數(shù)值孔徑。實驗研究表明，減小曝光波長不僅周期長、成本高，而且對更短波段的透鏡及光刻膠材料都提出了極大挑戰(zhàn)。增大數(shù)值孔徑可以有效提高光刻分辨率，但是傳統(tǒng)干法光刻技術(shù)由于受到物理極限（NA?極限值為1）和技術(shù)極限的限制，使其光刻分辨率的進(jìn)一步提高受到很大制約。浸液光刻技術(shù)沿用了150?年前的油浸顯微物鏡技術(shù)，它與傳統(tǒng)的干法光刻技術(shù)(dry?lithography)相比根本區(qū)別在于：浸液光刻技術(shù)是在投影物鏡的最后一個光學(xué)表面與硅片之間填充一種液體，使該空間的介質(zhì)折射率n>1，這樣就擺脫了傳統(tǒng)干法光刻系統(tǒng)數(shù)值孔徑NA?受到物理極限的制約，使其數(shù)值孔徑NA?最大能夠接近所使用的液體折射率。譬如193nm?浸液光刻系統(tǒng)如果采用超純水作為浸液（n=1.437），則其數(shù)值孔徑NA?最大值可以接近1.437。很顯然，在曝光波長不變的情況下，浸液光刻系統(tǒng)和干法光刻系統(tǒng)相比在數(shù)值孔徑上具有非常明顯的優(yōu)勢，從而使光刻分辨率擺脫物理極限得到進(jìn)一步的提高。

根據(jù)浸液與光刻機本身裝置如硅片或硅片臺之間的關(guān)系，目前有三種浸沒方式:?局部浸沒（圖1a）、硅片浸沒（圖1b）和硅片臺浸沒（圖1c）。當(dāng)前應(yīng)用的最多的是局部浸沒方式。根據(jù)浸沒方式從而可以確定與光刻機接口匹配的浸液供給裝置。浸液維持裝置中浸液單元至關(guān)重要，其中液體注入和回收會導(dǎo)致對周圍系統(tǒng)的應(yīng)力影響。

各大公司具體實現(xiàn)浸沒式曝光設(shè)備和系統(tǒng)的案例有，第一種方案以ASML公司為代表[參見Extending?optical?lithography?with?immersion，SPIE，?Vol.5377，以及CN101813890A]，方案基于局部浸沒架構(gòu)，在硅片和物鏡直接設(shè)計一種浸液維持機構(gòu)，并通過雙工件臺交換時，兩臺并聯(lián)，中間設(shè)計一種橋架結(jié)構(gòu)，實行浸液無間斷的連續(xù)運行。但這種方案仍然存在連續(xù)流場的浸液沖擊和影響成像質(zhì)量、氣泡，已經(jīng)雙臺交換軌跡規(guī)劃對產(chǎn)率的損失等問題。第二種方案以Nikon公司為代表[參見An?innovative?platform?for?high-throughput,?high-accuracy?lithography?using?a?single?wafer?stage，?SPIE，Vol.7274，以及CN100565799C]，方案基于局部浸沒架構(gòu)，在硅片和物鏡直接設(shè)計一種浸液維持機構(gòu)，并通過雙工件臺交換時，兩臺并聯(lián)，中間設(shè)計一種過度橋架結(jié)構(gòu)，實行浸液無間斷的連續(xù)運行。區(qū)別在于文獻(xiàn)其中一個小微動臺僅是出于物鏡下放，填補硅片空缺，并不參與曝光的作用。但這種方案仍然存在連續(xù)流場的浸液沖擊和影響成像質(zhì)量、氣泡，以及雙臺交換軌跡規(guī)劃對產(chǎn)率的損失等問題。

發(fā)明內(nèi)容