一种光刻机以及物理光刻方法技术

本公开实施例提出了一种光刻机以及物理光刻方法，所述光刻机能够在涂覆有物理光刻胶的晶圆上实现物理光刻，其包括控制装置、光刻源、束脉冲调制器、束聚焦装置、束扫描装置以及运动工件台，所述控制装置用于接收需要曝光的图形信息并基于与图形对应的光刻数据生成用于控制所述束脉冲调制器以输出曝光束在曝光位置的最佳脉冲宽度的调制信号、用于将曝光束依次偏转到曝光位置的束扫描信号以及用于控制所述运动工件台的运动控制信号。本公开实施例能够利用物理光刻材料吸收能量后发生从固体到气体的升华相变同时实现曝光、显影和定影的过程，工序短，故不需要专门设置的显影和定影程序，光刻工艺对环境友好。光刻工艺对环境友好。光刻工艺对环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种光刻机以及物理光刻方法


[0001]本公开涉及一种芯片或者集成电路的制造技术，尤其涉及一种光刻机以及物理光刻方法。

技术介绍

[0002]光刻是芯片生产的核心工艺，它利用紫光或紫外光(包括UV、DUV和 EUV)的光子照射涂覆在晶圆或试样表面的光刻胶(感光胶)使光刻胶分子大小产生变化得到在特定溶剂中的溶解度产生一定的对比度。利用该溶剂对晶圆/试样表面上涂覆的经过选择性曝光的光刻胶进行显影形成图案。光刻机是芯片生产线的核心装备，曝光光刻胶后能得到的最小线宽是光刻机的最重要指标和芯片产线先进程度的关键参数。一条最先进的芯片产线，通常根据晶体管集成度高低和芯片间布线要求，在其晶体管制造工艺(前道)和晶体管间金属互连工艺(后道)分别配置1台或多台各种不同加工精度的光刻机。
[0003]目前的光刻技术，无论是紫外光刻、电子束曝光都是利用含能光束或电子束对光刻胶的分子产生剪断或聚合导致曝光过的光刻胶和未曝光光刻胶在溶剂中的溶解速度有大的对比度。从物理和化学的角度看，这种光刻是一种化学反应过程，我们可以称之为化学光刻。这种光刻的特点是在曝光工艺完成后，需要使用溶剂对曝光的晶圆进行显影和定影。因此，这种化学光刻的工艺至少有三个步骤：曝光、显影和定影，如图1所示。其工序多，而且使用有机、无机的显影液和定影液在对成本控制和环境都不利。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提出了一种光刻机以及物理光刻方法，以解决现有技术中的问题。
[0005]本公开实施例提供一种光刻机，其能够在涂覆有物理光刻胶的晶圆上实现物理光刻，其包括控制装置、光刻源、束脉冲调制器、束聚焦装置、束扫描装置以及运动工件台，所述控制装置用于接收需要曝光的图形信息并基于与图形对应的光刻数据生成用于控制所述束脉冲调制器以输出曝光束在曝光位置的最佳脉冲宽度的调制信号、用于将曝光束依次偏转到曝光位置的束扫描信号以及用于控制所述运动工件台的运动控制信号，其中，所述物理光刻胶是在真空环境中吸收聚焦的光能和/或荷电粒子能后实现升华的材料。
[0006]在一些实施例中，所述光刻机还包括真空腔以及真空装置，所述光刻源、所述束脉冲调制器、所述束聚焦装置、所述束扫描装置以及所述运动工件台都设置在所述真空腔中。
[0007]在一些实施例中，所述真空装置与所述真空腔相连接，其至少包括机械泵和分子泵，从而在所述真空腔中形成不同程度的真空环境。
[0008]在一些实施例中，所述光刻机还包括尾气处理装置，其用于将所述物理光刻胶升华后的气体产物经离子或反应气降解成稳定的气态产物。
[0009]在一些实施例中，所述光刻源用于发出光刻束，所述光刻束是光刻光束或者荷电粒子束。
[0010]在一些实施例中，在所述光刻束是光刻光束的情况下，所述束调制器是声光调制器、电光调制器、空间光调制器、机械调制器中的至少一种，所述束调制器用于将所述光刻光束调制成符合曝光剂量要求的光脉冲宽度；在所述光刻束是荷电粒子束的情况下，所述束调制器是静电场束闸或者电磁场束闸，所述束调制器用于将所述荷电粒子光束调制成符合曝光剂量要求的荷电粒子脉冲宽度。
[0011]在一些实施例中，在所述束聚焦装置输出的是光脉冲的情况下，所述束聚焦装置是一组光学透镜，在所述束聚焦装置输出的是荷电粒子脉冲的情况下，所述束聚焦装置是一组电磁透镜。
[0012]在一些实施例中，在所述束聚焦装置聚焦的是光脉冲的情况下，所述束扫描装置采用光学扫描装置，所述光学扫描装置是机械光扫描装置、声光扫描装置、电光扫描装置中的至少一种，在所述束聚焦装置聚焦的是荷电粒子脉冲的情况下，所述束扫描装置采用磁场扫描系统。
[0013]在一些实施例中，所述光刻光束是紫外光束、激光光束、LED光束中的至少一种，所述荷电粒子束是Ga离子束、He离子束、Ar离子束、氧离子束中的至少一种。
[0014]本公开实施例还提供一种物理光刻方法，其包括以下步骤：将涂覆物理光刻胶的晶圆设置在运动工件台上；基于光刻版图生成控制信号，所述控制信号至少包括用于控制束脉冲调制器的束调制信号、用于控制束扫描装置的束扫描信号以及用于控制运动控制台的运动控制信号；在晶圆到达预定位置后，基于所述控制信号实现物理光刻。
[0015]本公开实施例能够利用物理光刻材料吸收能量后发生从固体到气体的升华相变同时实现光刻、显影和定影过程，相对于光刻、显影和定影分别作为三个不同工艺的化学光刻法而言，本公开实施例是一种自显影过程，曝光、显影、定影同时完成，工序短，故不需要专门设置的显影和定影程序，光刻工艺对环境友好。
[0016]本公开实施例用于物理光刻材料的材料，可以是无机材料如碘等，也可以是有机材料如萘、PPA等，也可以是在低温下凝聚固态的Ar、CO2等。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为现有技术中化学光刻法的示意图；
[0019]图2为本公开实施例的物理光刻法的示意图；
[0020]图3为本公开实施例的光刻机的结构示意图。
具体实施方式
[0021]为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范
围。
[0022]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0023]为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
[0024]本公开的实施例涉及一种光刻机以及物理光刻方法，这里采用的物理光刻法能够在晶圆上实现光刻。所述物理光刻法是利用物理光刻材料吸收能量后发生从固体到气体的相变，即升华同时实现光刻、显影和定影过程，也就是自显影光刻，这种光刻机理是一种有别于现有基于化学原理的光刻过程。所述物理光刻法的核心是采用吸收光能、电子束能、离子束能、热能等能量后易升华本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻机，其能够在涂覆有物理光刻胶的晶圆上实现物理光刻，其特征在于，包括控制装置、光刻源、束脉冲调制器、束聚焦装置、束扫描装置以及运动工件台，所述控制装置用于接收需要曝光的图形信息并基于与图形对应的光刻数据生成用于控制所述束脉冲调制器以输出曝光束在曝光位置的最佳脉冲宽度的调制信号、用于将曝光束依次偏转到曝光位置的束扫描信号以及用于控制所述运动工件台的运动控制信号，其中，所述物理光刻胶是在真空环境中吸收聚焦的光能和/或荷电粒子能后实现升华的材料。2.根据权利要求1所述的光刻机，其特征在于，所述光刻机还包括真空腔以及真空装置，所述光刻源、所述束脉冲调制器、所述束聚焦装置、所述束扫描装置以及所述运动工件台都设置在所述真空腔中。3.根据权利要求2所述的光刻机，其特征在于，所述真空装置与所述真空腔相连接，其至少包括机械泵和分子泵，从而在所述真空腔中形成不同程度的真空环境。4.根据权利要求1所述的光刻机，其特征在于，所述光刻机还包括尾气处理装置，其用于将所述物理光刻胶升华后的气体产物经离子或反应气降解成稳定的气态产物。5.根据权利要求1所述的光刻机，其特征在于，所述光刻源用于发出光刻束，所述光刻束是光刻光束或者荷电粒子束。6.根据权利要求5所述的光刻机，其特征在于，在所述光刻束是光刻光束的情况下，所述束调制器是声光调制器、电光调制器、空间光调制器、机械调制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李西军，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：