用于接触沉浸式光刻的系统和方法技术方案

本申请涉及接触沉浸式光刻曝光单元及其使用方法。示例接触曝光单元包括被配置为容纳流体材料的容器和设置在容器内的基板。基板具有第一表面和第二表面，并且基板至少在第一表面上包括光刻胶材料。接触曝光单元包括设置在容器内的光掩模。光掩模通过包括流体材料的间隙来光学耦合到光刻胶材料。接触曝光单元还包括被配置为可控制地膨胀的可膨胀球囊，以便将期望的力施加到基板的第二表面，从而可控制地调整光掩模和光刻胶材料之间的间隙。调整光掩模和光刻胶材料之间的间隙。调整光掩模和光刻胶材料之间的间隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于接触沉浸式光刻的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年12月23日提交的美国专利申请第16/724,925号的权益，其内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]各种光学部件(诸如光导和其他光学设备)的制造可以用斜接触沉浸式光刻执行。在这种场景下，在光刻胶中实现尖锐的角落/边缘有利于实现波导结构的高光学传输效率。然而，为了实现尖锐的角落/边缘，基板/光刻胶通常被放置地非常靠近光掩模。然而，基材不直接接触掩模，以便避免光刻胶粘到掩模。例如，如果光刻胶粘到掩模，则工艺可能会失败。因此，需要可控地调整基板/光刻胶和光掩模之间的间隙的方式。

技术实现思路

[0004]示例实施例涉及用于执行接触沉浸式光刻曝光的设备、系统和方法。
[0005]在第一方面中，提供了一种曝光单元。曝光单元包括被配置为容纳流体材料的容器和设置在容器内的基板。基板具有第一表面和第二表面。基板至少在第一表面上包括光刻胶材料。曝光单元还包括设置在容器内的光掩模。光掩模通过包括流体材料的间隙来光学耦合到光刻胶材料。曝光单元还包括被配置为可控制地膨胀的可膨胀球囊，以便将期望的力施加到基板的第二表面，从而可控制地调整光掩模和光刻胶材料之间的间隙。
[0006]在第二方面中，提供了一种曝光单元。曝光单元包括被配置为容纳流体材料的容器和设置在容器的内部的光掩模。曝光单元包括设置在容器的内部的至少一个掩模清洁设备。至少一个掩模清洁设备被配置为清洁光掩模的至少一个表面。
[0007]在第三方面中，提供了一种方法。该方法包括可控制地使可膨胀球囊膨胀，以便控制光掩模和设置在基板的第一表面上的光刻胶材料之间的间隙。间隙包括流体材料。可控地使可膨胀球囊膨胀包括将期望的力施加到基板的第二表面。
[0008]对于本领域普通技术人员来说，通过在适当的地方参考附图来阅读以下详细描述，其他方面、实施例和实施方式将变得清晰。
附图说明
[0009]图1示出根据示例实施例的接触沉浸式光刻曝光单元。
[0010]图2示出根据示例实施例的包括图1的接触曝光单元的光刻系统。
[0011]图3A示出根据示例实施例的包括图1的接触曝光单元的场景。
[0012]图3B示出根据示例实施例的包括图1的接触曝光单元的场景。
[0013]图3C示出根据示例实施例的包括图1的接触曝光单元的场景。
[0014]图3D示出根据示例实施例的涉及图1的接触沉浸式曝光单元的薄膜厚度对比压制时间。
[0015]图4示出根据示例实施例的接触沉浸式光刻曝光单元。
[0016]图5A示出根据示例实施例的图4的接触曝光单元的部分。
[0017]图5B示出根据示例实施例的图4的接触曝光单元的部分。
[0018]图6示出根据示例实施例的方法。
[0019]图7示出根据示例实施例的方法。
具体实施方式
[0020]本文描述了示例方法、设备和系统。应当理解，本文使用词语“示例”和“示例性”是指“作为示例、实例或说明”。本文描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被理解为比其他实施例或特征更优选或更有利。在不脱离本文呈现的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。
[0021]因此，本文描述的实施例不意味着是限制性的。如本文一般描述和附图示出的本公开的各方面可以被布置、替换、组合、分离和用各种各样的不同配置来设计，本文将所有这些考虑在内。
[0022]此外，除非上下文另有说明，否则每个附图示出的特征可以彼此结合使用。因此，附图一般应被视为一个或多个整体实施例的组成方面，并理解到不是所有示出的特征对每个实施例都是必要的。
[0023]I.概述
[0024]如本文所述，公开了在基板和光掩模之间保持很薄的流体材料间隙的系统和方法。可调整机构被用来将可选择或期望的力施加到基板。在一个示例中，可膨胀球囊(balloon)可以被用来沿着基板的背部压制，以可控制地调整基板和光掩模之间的间隙。在这样的场景下，间隙可以通过控制压制力和时间来调整。通过使用可膨胀球囊，可以实现均匀压力，例如，在每个区域元素上接近恒定的力。这有助于实现或保持间隙均匀。可替换或附加的机构可以包括泡沫或弹簧阵列。
[0025]此外，在接触沉浸式光刻应用中，流体材料的清洁度是实现高质量光刻的重要因素。例如，即使是流体材料中的小颗粒(～0.1um)也会在光掩模上的图案边缘处缓慢地累积。这些小颗粒可能使光学光导的侧壁弱化，使侧壁变得粗糙并导致光导的效率下降。这种颗粒可能源自环境(环境空气)、操作者、装备和/或基板/光刻胶。
[0026]作为实现清洁度的可能解决方案，除了多级颗粒过滤之外，还可以使用扫荡式(sweeping)流体喷射器和/或扫荡式擦拭器或其他机械清洁方法来移除流体材料中的粒子。此外，可以跨光掩模表面提供缓慢的流体流动，以移除光刻光路中的气泡。
[0027]II.示例沉浸式曝光单元
[0028]图1示出根据示例实施例的接触沉浸式光刻曝光单元100。接触曝光单元100包括容器110，其被配置为容纳流体材料112。在一些实施例中，流体材料112可以包括以下各项中的至少一个：水(例如，去离子水)、乙二醇或丙三醇。附加或可替换地，流体材料112可以包括两种或多种不同材料(例如，水和丙三醇)的混合物。将理解，在本文描述的接触沉浸式光刻工艺中可以使用许多其他的流体材料，并且在本公开的范围内，所有这些变化都是考虑在内和可能的。
[0029]接触曝光单元100还包括设置在容器110内的基板120。基板具有第一表面122和第二表面124。基板120包括光刻胶材料126，其至少可以形成基板120的第一表面122。例如，基
板120可以包括晶圆/基板主体127，其覆盖有光刻胶材料126以形成第一表面122。晶圆/基板主体127的背部可以形成第二表面124。晶圆/基板主体127可以包括完整的晶圆基板(例如，6英寸的晶圆)或晶圆基板的部分(例如，1cm
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1cm的样品)。在这样的场景下，晶圆/基板主体127可以由硅、砷化镓或另一种半导体材料形成。在其他示例中，晶圆/基板主体127可以是另一类型的固体材料，诸如玻璃。
[0030]在这种情况下，基板120可以被沉浸在流体材料112(例如，水)中，以便启用接触沉浸式光刻工艺。因此，保持流体材料112清洁且没有来自环境或由曝光过程生成的颗粒或灰尘是有益的。
[0031]接触曝光单元100还包括设置在容器110内的光掩模130。光掩模130通过包括流体材料112的间隙128来光学耦合到光刻胶材料126。在一些实施例中，可能期望在晶圆(例如，基板120)和光掩模130之间保持均匀的、很窄的流体间隙，以实现期望的结构(例如，有角度的光刻胶结构)。如本文描述的术语“接触沉浸式光刻”涉及光刻胶(沉浸在液体中)在变化的(且潜在地陡峭)的入射角下的照明和/或与其特别相关，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种曝光单元，包括：容器，被配置为容纳流体材料；基板，被设置在容器内，其中，基板具有第一表面和第二表面，其中，基板至少在第一表面上包括光刻胶材料；光掩模，被设置在容器内，其中，光掩模通过包括流体材料的间隙而光学耦合到光刻胶材料；以及可膨胀球囊，被配置为可控制地膨胀，以便将期望的力施加到基板的第二表面，从而可控制地调整光掩模和光刻胶材料之间的间隙。2.根据权利要求1所述的曝光单元，还包括膨胀设备，被配置为可控制地使可膨胀球囊膨胀。3.根据权利要求2所述的曝光单元，还包括控制器，该控制器具有至少一个处理器和存储器，其中，所述至少一个处理器执行存储在存储器中的程序指令，以便执行操作，所述操作包括：控制膨胀设备使可膨胀球囊膨胀，以便实现光掩模和光刻胶材料之间的期望的间隙。4.根据权利要求1所述的曝光单元，还包括：光源，被配置为产生照明光，其中，所述光源光学耦合到容器，其中，所述光源是准直紫外(UV)灯。5.根据权利要求4所述的曝光单元，其中，所述容器包括光学透明开口，其中，所述照明光通过光学透明开口对光刻胶材料照明。6.根据权利要求4所述的曝光单元，还包括光学部件，该光学部件被配置为引导来自光源的照明光，以在期望的角度下对光刻胶材料照明，并且使光刻胶材料中的至少有角度的结构曝光，其中，所述光学部件包括至少一个镜，被布置为反射照明光的至少一部分，以在期望的角度下对光刻胶材料照明。7.根据权利要求6所述的曝光单元，其中，所述期望的角度相对于基板的表面基本上是45度。8.根据权利要求6所述的曝光单元，还包括孔径掩模，被设置在光源和基板之间，其中，所述孔径掩模包括一个或多个开口，每个开口对应于光刻胶材料中的相应期望结构。9.根据权利要求8所述的曝光单元，其中，所述相应期望结构是以下各项中的一个：有角度的结构和垂直结构。10.根据权利要求9所述的曝光单元，其中，照明光的第一部分通过穿过与有角度的结构对应的第一开口而被朝着至少一个镜引导。11.根据权利要求10所述的曝光单元，其中，照明光的第二部分通过穿过与光刻胶材料中的期望...

【专利技术属性】
技术研发人员：H石，YJ董，J邓菲，C根索利，
申请(专利权)人：伟摩有限责任公司，
类型：发明
国别省市：