沉浸式光刻系统的投影系统技术方案

一种沉浸式光刻系统的投影系统，包括：投影透镜；液体池；液体供给装置；气体喷淋装置以及衬底传送装置。所述气体喷淋装置包括输入载流气体的第一输入端、输入异丙醇的第二输入端及输出来自第一输入端的载流气体和来自第二输入端的热的异丙醇的混合气体的输出端，所述载流气体为氮气或者惰性气体。本发明专利技术通过在高分子聚合物层上喷射载流气体和热的异丙醇气体以限制液体供给装置在投影透镜和位于半导体衬底上的高分子聚合物层之间的液体池，由于异丙醇为疏水性，把半导体衬底上的高分子聚合物层转变为疏水性，使得硅片在移动速度即扫描速度增加，同时由于热的异丙醇气体使得残留在高分子聚合物层上的液体蒸发更快，曝光后无需进行烘烤工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及沉浸式光刻系统的投影系统。技术背景在半导体工业中，为了制造更小的晶体管，以便在芯片上形成更多的栅 极和制造性能更高的晶体管，光刻工艺必须采用更短波长的光以形成较小的特征尺寸，人们预测193纳米浸入式光刻技术将取代157纳米光刻技术成为45 纳米以下半导体生产的新一代光刻技术。早在2003年5月，英特尔(Intel)宣 布放弃157纳米光刻机的开发，而将采用氟化氩激光器的193纳米光刻机的功 能扩展至45納米节点。这也正是沉浸式光刻技术取得较好发展的结果，数值 孔径为0.93的193纳米的镜头已经可以实现。紧随Intel之后，欧洲的ASML、日 本的尼康(Nikon)和佳能(Canon)沉浸式光刻系统计划纷纷出笼。193纳米 浸入式光刻技术成为实现45纳米以下CMOS的关键技术。虽然浸入式光刻已受到很大的关注，但仍面临巨大挑战。根据2005版《国 际半导体技术蓝图》的光刻内容，浸入式光刻的挑战在于(a)控制由于浸 入环境引起的缺陷，包括气泡和污染；(b)抗蚀剂与流体或面漆的相容性， 以及面漆的发展；(c)抗蚀剂的折射指数大于1.8; (d)折射指数大于1.65 的流体满足粘度、吸收和流体循环要求；(e)折射指数大于1.65的透镜材料 满足透镜设计的吸收和双折射要求。现有技术中 一般在投影透镜的周围形成液体供给装置以供给液体，下面 参照附图l加以说明，图1给出一种沉浸式光刻系统的投影系统100，包括投 影透镜14，用于把掩模版的图形按比例缩小投影到半导体村底上的高分子聚 合物层；液体池15c，位于投影透镜的曝光场中，作为投影透镜的曝光媒介， 所述投影透镜14浸没于液体池15c中；液体供给装置15，位于投影透镜14的两 側，用于提供液体池15c;气液体喷淋装置17，位于液体供给装置15的外围， 用于形成气体帘限制液体池15c的液体外流；衬底传送装置13,位于气液体喷 淋装置17、液体供给装置15以及液体供给装置产生的液体池15c下，用于装栽 和传送半导体衬底11 ，所述衬底传送装置13上的半导体衬底11上形成有高分 子聚合物层12;所述气液体喷淋装置17包括输入栽流气体的输入端17aA输出 来自输入端17a的载流气体的输出端17b。在现有的193纳米的沉浸式光刻系统的投影系统100中，液体采用水，气 体喷淋装置17的输入端17a输入气体是氮气、空气、合成空气或者惰性气体， 由输出端17b喷淋至高分子聚合物层12上，输出的气体形成气体帘将液体供给 装置15产生的液体池15c密封，但是由于高分子聚合物层12比如光刻胶是亲水 性，在投影系统完成一处投影后转移到下一区域的时候会在半导体衬底ll上 的高分子聚合物层12表面残留水形成水渍，限制了投影系统的扫描速度，同 时由于曝光后会在高分子聚合物层12表面残留有水，需要对半导体衬底ll进 行烘烤工艺，增加了工艺复杂度和工艺成本，同时进行曝光的生产能力较低。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是由于被曝光的高分子聚合物层为亲水性，在曝光时 候，沉浸式光刻系统的投影系统的扫描速度较慢，生产能力较低。为解决上述问题，本专利技术提供一种沉浸式光刻系统的投影系统，包括 投影透镜，用于把掩模版的图形按比例缩小投影到半导体衬底上的高分子聚 合物层；液体池，位于投影透镜的曝光场中，作为投影透镜的曝光媒介；液 体供给装置，位于投影透镜的两侧，用于提供液体池；气体喷淋装置，位于 液体供给装置的外围，用于形成气体帘限制液体池的液体外流；衬底传送装 置，位于气体喷淋装置、液体供给装置以及液体供给装置产生的液体池下， 用于装栽和传送半导体衬底，所述衬底传送装置上的半导体衬底上形成有高分子聚合物层；所述气体喷淋装置包括输入载流气体的第一输入端、输入异 丙醇气体的第二输入端及输出来自第一输入端的载流气体和来自第二输入端 的异丙醇气体的混合气体的输出端，所述栽流气体为氮气或者惰性气体，所 述异丙醇气体的温度范围为30至ll(TC。所述栽流气体的流速为10至100升/分钟。所述异丙醇气体的流速为0.1至1.0升/分钟。所述投影透镜在半导体衬底上进行扫描通过移动衬底传送装置实现，所 述衬底传送装置移动的速度为500至1000毫米/秒。所述投影透镜与衬底传送装置之间的距离为0.01至10mm。所述高分子聚合物层为光刻胶、苯丙环丁烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等。所迷高分子层为光刻胶。所述液体供给装置提供的液体为水。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术通过在投影系统上的气 体喷淋装置设置不同输入端，分别通入载流气体和异丙醇气体以限制液体供 给装置在投影透镜和位于衬底传送装置上的半导体衬底之间形成的液体池， 由于异丙醇气体为疏水性，；f巴半导体衬底上的高分子聚合物层转变为疏水性，使得投影系统在移动速度即扫描速度增加。本专利技术通过在曝光时候在投影系统上的气体喷淋装置设置不同输入端， 分别通入栽流气体和异丙醇气体以限制液体供给装置在投影透镜和位于衬底 传送装置上的半导体衬底之间形成的液体池，所述栽流气体和异丙醇气体的 混合气体去除了半导体衬底上的高分子聚合物层表面的颗粒以及水渍，同时 由于采用热的异丙醇气体使得高分子聚合物层表面液体易于蒸发，在曝光后 无须烘烤工艺。 附图说明图1是现有技术的沉浸式光刻系统的投影系统。图2是应用本专利技术的投影系统的沉浸式光刻系统结构示意图。 图3是本专利技术的沉浸式光刻系统的投影系统结构示意图。 图4是本专利技术的高分子聚合物层表面的接触接触角测试结果。 图5是现有技术的高分子聚合物层表面的接触接触角测试结果。具体实施方式本专利技术的实质是提供一种投影系统，所述投影系统采用载流气体和热的 异丙醇气体形成的混合气体形成气体帘用于限制液体供给装置的液体外流形 成密封的液体池，所述热的异丙醇气体为温度范围在30至ll(TC的异丙醇气 体，所述栽流气体为氮气或者惰性气体。下面参照附图本专利技术的优点将更加明显。为了完整说明本专利技术的技术方 案，本专利技术首先给出一种沉浸式光刻系统的实施例。参照图2，沉浸式光刻系统200主要包括激光源系统201、照射系统202、 支撑系统204及投影系统300。所述激光源系统201提供激光210,还包括对激光进行引导、成像或者控 制的多种类型的光学部件例如折射式、反射式、磁式、电磁式、静电式或其 他类型的光学部件或其任意组合。所述照射系统202用于将由光源系统201出射的激光210配置成调节辐 射光束203，可以包括各种类型的光学部件，例如用于引导、整形或者控制辐 射的折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件、静电光 学部件或者其它类型的光学部件，或者其任意组合。所述支撑系统205用于支撑掩模板204,并与用于将掩模版202精确定位的定位装置连接，支撑系统205可保证光刻系统200相对于投影系统300处 于所需的位置。所述投影系统300包括各种类型的投影系统，用于把掩模版的图形投影 到高分子聚合物层上，包括折射式、反射式、反射折射式、磁式、电磁式和 静电式光学系统或其任意组合，例如根据所用的曝光辐射或其它因素如使用 液体或使用真空的情况确定。投影系统300进一步包括投影透镜14,用于把掩模版的图形按比例缩小 投影到高分子聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉浸式光刻系统的投影系统，包括：　　　　投影透镜，用于把掩模版的图形按比例缩小投影到半导体衬底上的高分子聚合物层；　　　　液体池，位于投影透镜的曝光场中，作为投影透镜的曝光媒介；　　　　液体供给装置，位于投影透镜的两侧，用于提供液体池；　　　　气液体喷淋装置，位于液体供给装置的外围，用于形成气体帘限制液体池的液体外流；　　　　衬底传送装置，位于气液体喷淋装置、液体供给装置以及液体供给装置产生的液体池下，用于装载和传送半导体衬底，所述衬底传送装置上的半导体衬底上形成有高分子聚合物层；　　　　其特征在于，所述气体喷淋装置包括输入载流气体的第一输入端、输入异丙醇气体的第二输入端及输出来自第一输入端的载流气体和来自第二输入端的异丙醇气体的混合气体的输出端，所述载流气体为氮气或者惰性气体，所述异丙醇气体的温度范围为３０至１１０℃。

【技术特征摘要】
1. 一种沉浸式光刻系统的投影系统，包括投影透镜，用于把掩模版的图形按比例缩小投影到半导体衬底上的高分子聚合物层；液体池，位于投影透镜的曝光场中，作为投影透镜的曝光媒介；液体供给装置，位于投影透镜的两侧，用于提供液体池；气液体喷淋装置，位于液体供给装置的外围，用于形成气体帘限制液体池的液体外流；衬底传送装置，位于气液体喷淋装置、液体供给装置以及液体供给装置产生的液体池下，用于装载和传送半导体衬底，所述衬底传送装置上的半导体衬底上形成有高分子聚合物层；其特征在于，所述气体喷淋装置包括输入载流气体的第一输入端、输入异丙醇气体的第二输入端及输出来自第一输入端的载流气体和来自第二输入端的异丙醇气体的混合气体的输出端，所述载流气体为氮气或者惰性气体，所述异丙醇气体的温度范围为30至110℃。2. 根据权利要求1所述的沉浸式光刻系统的投影系统，其特征在于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国庆，肖德元，黄晓橹，金波，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]