專利名稱：在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造的領(lǐng)域，且特別是有關(guān)于一種在光敏材料中制造圖案的干涉微影系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是申請于西元2002年12月4日的申請中的美國專利申請案編號第10/309,427號的部分延續(xù)案，在此將其一并列入?yún)⒖肌?br> 一般而言，微電子集成電路的制造包括在半導(dǎo)體基材上圖案化元件結(jié)構(gòu)與布局。制造所需圖案的公認方式先在光罩(無須為其最終尺寸)上形成圖案的復(fù)制品，接著將光罩圖案轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體基材上的光敏材料層，不是正型光阻就是負型光阻。圖案的轉(zhuǎn)移的達成可藉由光學(xué)微影制程，以通過光罩投射某一程度的波長的光至光阻上，而且光學(xué)鏡片的使用是必須的，藉以將圖案以適當(dāng)?shù)某叽鐝?fù)制在光阻上。圖案一旦轉(zhuǎn)移至光阻后，就對光阻進行處理，以選擇性地移除部分的圖案，并暴露出下方的基材。接下來，可利用例如非等向性電漿蝕刻、濕式蝕刻或用其他所需的處理方式，來蝕刻基材本身。
隨著元件尺寸持續(xù)縮減至零點幾微米或更小時，利用光學(xué)微影所轉(zhuǎn)移的圖案的尺寸接近光學(xué)輻射線的次波長。如此，對于維持高圖案解析度與聚焦深度以使非完全平坦的基材上達到令人滿意的圖案化而言，可能成為一個難題。
因此，亟需一種利用干涉微影的系統(tǒng)與方法，簡單及/或可應(yīng)用在較廣范圍的圖案。
由此可見，上述現(xiàn)有的在基材上制造圖案的系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決在基材上制造圖案的系統(tǒng)存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)，便成了當(dāng)前業(yè)界極需改進的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)，能夠改進一般現(xiàn)有的在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的在基材上制造圖案系統(tǒng)存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的在基材上制造圖案系統(tǒng)，所要解決的技術(shù)問題是使其可應(yīng)用于較廣范圍之圖案，從而更加適于實用。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種在基材上制造圖案的方法，可有效提升光學(xué)微影的聚焦深度，進而可獲得具較佳解析度的圖案。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用干涉微影在覆蓋有光敏材料的基材上制造圖案的系統(tǒng)，其所使用的機臺較一般的光學(xué)步進機或掃描機簡單且低廉，因此可大大地降低購置機臺的成本。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種在基材上制造圖案的方法，其至少包括將該圖案區(qū)分成至少一第一子圖案以及一第二子圖案，其中該第一子圖案包含朝一第一方向的復(fù)數(shù)個線，且該第二子圖案包含朝一第二方向的復(fù)數(shù)個線；利用一第一駐波干涉圖案形成朝該第一方向的復(fù)數(shù)個第一線在該基材上的一第一光敏材料層上；消減部分的該些第一線，以形成該第一子圖案；在該第一子圖案形成后，提供一第二光敏材料層在該基材；利用一第二駐波干涉圖案形成朝該第二方向的復(fù)數(shù)個第二線在該第二光敏材料層上；以及消減部分的該些第二線，以形成該第二子圖案。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中在消減部分的該些第一線的步驟后以及在提供該第二光敏材料層的步驟前，更至少包括硬化用以形成該第一子圖案的該些第一線。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中硬化該些第一線的步驟至少包括一紫外光輻射與烘烤處理、植入處理、以及化學(xué)處理中的至少一者。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中消減部分的該些第一線以形成該第一子圖案的步驟包括應(yīng)用一光罩，以保護部分的該些第一線；在應(yīng)用該光罩的步驟后，對該些第一線進行曝光；以及對該些第一線進行顯影，以移除該些第一線未受到該光罩保護的部分。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中消減部分的該些第二線以形成該第二子圖案的步驟包括應(yīng)用一光罩，以保護部分的該些第二線；在應(yīng)用該光罩的步驟后，對該些第二線進行曝光；以及對該些第二線進行顯影，以移除該些第二線未受到該光罩保護的部分。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中在形成該些第一線的步驟后以及在形成該些第二線的步驟前，更至少包括繞該基材的表面的法線旋轉(zhuǎn)實質(zhì)90度。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中所述的光敏材料為一正型光阻、一負型光阻、一單層光阻或一多層光阻。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中所述的圖案包括線、間隙、矩形、彎曲、以及島狀物中的至少一者。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中形成該第一駐波干涉圖案與該第二駐波干涉圖案時包括通過一介質(zhì)投射多重輻射光束，且該介質(zhì)至少包括空氣、水以及任何折射率介于1＜n＜2的流體中的至少一者。
前述的在基材上制造圖案的方法，其中所述的第一駐波干涉圖案與該第二駐波干涉圖案相同。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種利用干涉微影在覆蓋有光敏材料的基材上制造圖案的系統(tǒng)，其至少包括至少一輻射源，經(jīng)設(shè)置以形成一相干輻射光束；一投射元件，用以利用該至少一輻射源來將一第一駐波干涉圖案以及一第二駐波干涉圖案投射至該基材上的一輻射敏感材料；一修正元件，用以在投射該第一駐波干涉圖案后與投射該第二駐波干涉圖案前修正該基材的位置；以及一顯影元件，用以至少在投射該第一駐波干涉圖案后顯影該輻射敏感材料。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
前述的在基材上制造圖案的系統(tǒng)，其中所述的修正元件包括一校準(zhǔn)模組固定于一旋轉(zhuǎn)臺，該校準(zhǔn)模組可夾住一基材，且該旋轉(zhuǎn)臺可環(huán)繞一垂直軸而旋轉(zhuǎn)360度。
前述的在基材上制造圖案及系統(tǒng)，其中所述的投射元件包括一光束分離機，用以從該相干輻射光束產(chǎn)生一入射光束以及一反射光束；一第一反射面以及一第二反射面，對稱于該光束分離機設(shè)置，藉以使從該光束分離機射出的該入射光束照射在該第一反射面上，且使該光束分離機射出的該反射光束照射在該第二反射面上；一第一光束擴大器，位于該第一反射面下方且位于從該第一反射面反射而出的該入射光束的路徑上；以及一第二光束擴大器，位于該第二反射面下方且位于從該第二反射面反射而出的該反射光束的路徑上，其中離開該第一光束擴大器的該入射光束以及該第二光束擴大器的該反射光束分別位于該基材的一法線的二側(cè)并以與該基材的該法線夾一入射角的方式對稱入射在該基材上，并形成一駐波干涉圖案。
前述的在基材上制造圖案的系統(tǒng)，其中所述的投射元件包括一光束擴大器，其中該相干輻射光束將射入該光束擴大器；一第一反射面，位于從該光束擴大器射出的一光束的路徑上；以及一第二反射面，位于從該第一反射面所反射的該光束的一上部的路徑上，其中從該第二反射面反射的該光束以及從該第一反射面反射的該光束的一下部與該基材的一法線之間具有一入射角，且對稱地位于該基材的該法線的二側(cè)，藉以在疊置時形成一駐波干涉圖案。
前述的在基材上制造圖案的系統(tǒng)，其中投射時，該第一駐波干涉圖案以及該第二駐波干涉圖案相同，但由于該基材的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致在該輻射敏感材料上形成不同圖案。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下一種解決因高圖案解析度與優(yōu)良的聚焦深度的需求所引發(fā)的問題的方法為使用尖端的光罩設(shè)計，例如相移光罩，其中高圖案解析度與優(yōu)良的聚焦深度可使在非完全平坦的基材上達成清晰的圖案化。至少在欲轉(zhuǎn)移的圖案具有特定適當(dāng)形狀或周期性的情況下，避免此一問題的另一種方法為使用干涉微影而非純光學(xué)微影。在干涉微影中，利用二或更多的相干光束的駐波干涉圖案來形成需要的圖案影像至晶圓表面，以直接形成圖案。簡言之，干涉圖案變成轉(zhuǎn)移的圖案。此種方式具有三個優(yōu)勢1.波干擾所能制造的圖案的尺寸為波長的幾分之一，具有較好的解析度；2.具有較傳統(tǒng)光學(xué)微影為佳的聚焦深度；以及3.機臺較傳統(tǒng)的光學(xué)步進機或掃描機簡單且便宜。
在一實施例中，提供了一種形成次微米孔洞的干涉圖案的方法，其是藉由利用光束分離設(shè)備對光敏材料進行三重曝光的方式來進行。其中，所形成的圖案可例如包括線、間隙(space)、矩形、彎曲(elbow)、以及島狀物(island)。在一實施例中，光敏材料為光抗材料或光阻。在此實施例中，在藉由分離并重組單雷射光束(x方向圖案)所產(chǎn)生的復(fù)數(shù)個相干雷射光束中，利用駐波干涉圖案進行第一道曝光；利用相同駐波圖案進行第二道曝光，但光敏材料相對于第一道曝光(y方向圖案)的垂直軸旋轉(zhuǎn)90°，以使第二道曝光疊印在第一道曝光上，藉以形成陣列；利用均勻光源穿過普通精度非關(guān)鍵光罩(可包括普通精度非關(guān)鍵步進機或掃描機)來進行第三道曝光，以描繪出光阻材料的這些區(qū)域，其中這些區(qū)域內(nèi)不需要的圖案將被消除。然后，利用符合所使用的光阻材料的方法顯影光阻材料，而得到孔洞的最終圖案。應(yīng)該注意的一點是，此第一實施例的方法的范圍并不限于僅由三重曝光所形成的圖案.在基材的不同相關(guān)角度下，可制作出多重干涉圖案，藉以制作出更復(fù)雜的最終圖案。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)至少具有下列優(yōu)點
1.波干擾所能制造的圖案的尺寸為波長的幾分之一，具有較好的解析度。
2.具有較傳統(tǒng)光學(xué)微影為佳的聚焦深度。
3.機臺較傳統(tǒng)的光學(xué)步進機或掃描機簡單且便宜。
綜上所述，本發(fā)明特殊的在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)，其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類產(chǎn)品及制造方法中未見有類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計及方法公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法或功能上皆有較大的改進，在技術(shù)上有較大的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的在基材上制造圖案的系統(tǒng)具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1繪示第一實施例的一種設(shè)備的示意圖，此設(shè)備適用以在光阻材料上形成干涉圖案(干涉光柵的圖案)。
圖2繪示應(yīng)用在第1圖的設(shè)備中的光束擴大器的示意圖。
圖3繪示第二實施例的一種設(shè)備的示意圖，此設(shè)備適用以在光阻材料上形成干涉圖案。
圖4繪示干涉光束的象征性的波前的示意圖，且并指示出這些干涉光束的入射角如何決定出干涉光柵的節(jié)距。
圖5a與圖5b繪示(a)x方向的干涉圖案以及(b)x方向與y方向的圖案的疊疊加。
圖6a、圖6b以及圖6c繪示(a)設(shè)計用來在光阻上形成圖案的非關(guān)鍵光罩；(b)所設(shè)計的圖案疊印在交互干涉的圖案上，以描繪出所需孔洞的區(qū)域；(c)光罩疊放在光阻上。
圖7繪示在圖6的遮罩以及額外的傳統(tǒng)光學(xué)曝光后，經(jīng)顯影的光阻媒介(假設(shè)為負型)的示意圖，其顯示出構(gòu)成將重制在基材中的所需圖案的剩余孔洞的制造。
圖8a、圖8b、圖8c以及圖8d繪示正型光阻應(yīng)用在上述圖6與圖7中的步驟的示意圖，用以產(chǎn)生與正形光阻相反的影像(達到類似負形光阻的結(jié)果)。
圖9繪示在正型光阻上示范的X方向干涉圖案的示意圖。
圖10繪示遮罩住圖9的X方向干涉圖案的示意圖。
圖11繪示以透明光罩遮罩住圖9的X方向干涉圖案以圖示出下方的圖案的示意圖。
圖12繪示經(jīng)圖10的遮罩程序后，剩余的圖9的X方向干涉圖案的示意圖。
圖13繪示光阻覆蓋在圖12的X方向干涉圖案的剖面圖。
圖14繪示Y方向干涉圖案的示意圖。
圖15繪示遮罩住圖14的Y方向干涉圖案的示意圖。
圖16繪示以透明光罩遮罩住圖14的Y方向干涉圖案以圖示出下方的圖案的示意圖。
圖17繪示經(jīng)圖15的遮罩程序后，剩余的圖14的Y方向干涉圖案的示意圖。
圖18繪示圖17的Y方向干涉圖案與圖12的X方向干涉圖案組合后的示意圖。
圖19繪示在負型光阻上示范的X方向干涉圖案的示意圖。
圖20繪示遮罩住圖19的X方向干涉圖案的示意圖。
圖21繪示以透明光罩遮罩住圖19的X方向干涉圖案以圖示出下方的圖案的示意圖。
圖22繪示經(jīng)圖20的遮罩程序后，剩余的圖19的X方向干涉圖案的示意圖。
圖23繪示光阻覆蓋在圖22蝕刻后的基材上的X方向干涉圖案的剖面圖。
圖24繪示Y方向干涉圖案的示意圖。
圖25繪示遮罩住圖24的Y方向干涉圖案的示意圖。
圖26繪示以透明光罩遮罩住圖24的Y方向干涉圖案以圖示出下方的圖案的示意圖。
圖27繪示經(jīng)圖25的遮罩程序后，剩余的圖24的Y方向干涉圖案的示意圖。
圖28繪示蝕刻至圖27的基材中的Y方向干涉圖案與蝕刻至圖22的基材中的X方向干涉圖案組合后的示意圖。
5設(shè)備 10單入射光束20光束分離機 22反射光束24入射光束 32反射面34反射面 42光束擴大器44光束擴大器 52最終光束54最終光束 60基材70光阻材料 80校準(zhǔn)模組90旋轉(zhuǎn)臺 120第一會聚透鏡122雷射光束124針孔126第二會聚透鏡128平行光束200設(shè)備210入射光束215反射面 216反射面
225光束擴大器230遮蔽部分232未遮蔽部分270光敏層300平坦表面 312雷射光束313雷射光束 315最大值317最小值325最大值327最小值400光阻412斜線區(qū)414非斜線區(qū)416最大強度 418最小強度420區(qū)域 422非斜線區(qū)500光罩 502斜線區(qū)504非斜線區(qū) 513暗圓515線圖案517不要的孔洞600光阻 611所需孔洞702基材 703正型光阻704入射輻射 705曝光區(qū)706紫外光707未曝光部分800光阻 801基材802斜線區(qū)802a部分802b部分 804非斜線區(qū)806光罩 806a遮罩部分806b遮罩部分 900光阻902斜線區(qū)902a部分902b部分 904非斜線區(qū)906光罩 1000光阻1001基材 1002斜線區(qū)1002a未曝光部分 1002b曝光部分1004非斜線區(qū) 1006光罩1006a光罩部分1006b光罩部分1006c光罩部分1100負型光阻層1102斜線區(qū) 1102a部分1102b部分1104非斜線區(qū)1106光罩 1106a光罩部分1106b光罩部分1106c光罩部分θ入射角度
具體實施例方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、制造方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
請先參閱圖1，其繪示可用以形成在二相干光束間的駐波干涉圖案的設(shè)備5的示意圖。單入射光束10射入光束分離機20，其中此單入射光束10可例如由雷射或其他具有高度空間與時間連貫性的單色光源所產(chǎn)生。在本發(fā)明中，單入射光束10可采用雷射光束，且雷射波長可介于約400nm與約10nm之間，例如此雷射光束的雷射波長可約為248nm、193nm、157nm、或者小于157nm。反射光束22與入射光束24分別朝向反射面32與反射面34，其中反射面32與反射面34可為平面鏡。經(jīng)反射面32與反射面34反射后，反射光束22與入射光束24分別穿過光束擴大器42與光束擴大器44，而形成充分均勻與橫切面的最終光束52與最終光束54，以制造出所需的干涉圖案。最終光束52與最終光束54隨即照在覆蓋有光阻材料70的基材60上，其中每一光束與基材60的法線間具有入射角度θ。基材60固定在校準(zhǔn)模組80的適當(dāng)位置，校準(zhǔn)模組80設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺90上，且旋轉(zhuǎn)臺90可環(huán)繞一垂直軸而旋轉(zhuǎn)360度。入射角度θ對干涉圖案中的光柵(Fringes)的節(jié)距(Pitch)以及光柵的寬度相當(dāng)關(guān)鍵，且可利用反射面32與反射面34來加以調(diào)整?；?0上較佳可設(shè)有復(fù)數(shù)個對準(zhǔn)標(biāo)記影像，其中這些對準(zhǔn)標(biāo)記影像可例如應(yīng)用在至少一多重光束干涉機臺或至少一步進器/掃描器機臺。
接下來請參閱圖2，其繪示圖1的光束擴大器42與光束擴大器44的內(nèi)視圖，在圖2中顯示出光束擴大器42與光束擴大器44的光學(xué)構(gòu)件。第一會聚透鏡120將入射的雷射光束122聚焦于針孔124，此針孔124位在第二會聚透鏡126的焦點上。由于針孔124對第二會聚透鏡126而言實質(zhì)上為點光源，因此透鏡產(chǎn)生出射的平行光束128。由于第二會聚透鏡126的尺寸，此出射光束的直徑遠大于入射光束的直徑。
接著請參閱圖3，在另一實施例中，其繪示用以產(chǎn)生與圖1相同的干涉效應(yīng)的設(shè)備200，但入射光束210并未遭到分離且僅使用單一個光束擴大器225，例如圖2所示的光束擴大器。此設(shè)備200具有較小的占地面積(Footprint)，且可應(yīng)用在設(shè)備尺寸為限制要素的環(huán)境中。反射面215與反射面216如圖1所示的設(shè)備般呈對稱安排，且與圖1的設(shè)備相較之下，這整個設(shè)備可適用于不同的制造安排。在一實施例中，反射面216為固定，而反射面215可旋轉(zhuǎn)。如圖3所示，放大光束的上遮蔽部分230射入反射面215后，而從反射面215反射至反射面216上。此光束的遮蔽部分230因此與未遮蔽部分232干涉并且均組合在基材的光敏層270上。
接下來請參閱圖4、圖5a與圖5b，其繪示形成干涉光柵(干涉最大值)的示意圖，由于二相干的雷射光束312及雷射光束313照射在平坦表面300上并與此平坦表面300的法線夾入射角度θ。平行線代表雷射光束312的波前強度最大值315與最小值317，以及雷射光束313的波前強度最大值325與最小值327，其中雷射光束312與雷射光束313可假設(shè)為平面波。連續(xù)的最大值或最小值之間的距離為波的波長λ。當(dāng)在平面上的一個波的最大值315與其他波的最大值325重疊時，或在平面上的一個波的最小值317與其他波的最小值327重疊時，疊置的強度最大化(建設(shè)性干涉)，而形成光柵。當(dāng)最大值315/325重疊在最小值317/327上時，強度近乎零，而發(fā)生破壞性干涉。
在圖5a中，光柵形成在光阻400中，且以斜線區(qū)412來表示，而破壞性干涉的區(qū)域則以非斜線區(qū)414來表示。從幾何學(xué)觀點可推論而得，兩連續(xù)光柵之間中心對中心的距離為柵距Λ，其可從Λ＝(λ)/(2sinθ)而得。光柵的寬度或二光柵之間的間隙為Λ/2。
如圖5a所示，其亦繪示依照本發(fā)明一或多個實施例的方法的一種干涉圖案的示意圖，此干涉圖案例如可形成在圖1或圖3所示的以光阻覆蓋的基材上。圖5a所繪示的圖案對應(yīng)于基材旋轉(zhuǎn)前的第一道光阻曝光。斜線區(qū)412為建設(shè)性干涉且最大光強度之區(qū)，斜線區(qū)412之間的非斜線區(qū)414為破壞性干涉且最小光強度區(qū)。目前使用的典型雷射波長，例如248nm、193nm或157nm，在θ接近90°時，其斜線區(qū)或非斜線區(qū)之間的寬度幾乎為波長的四分之一，分別為64nm、48nm以及39nm。這樣的小尺寸可使相對應(yīng)的小特征形成在光阻400中。
圖5b繪示基材旋轉(zhuǎn)達90°并在第一圖案上疊印第二干涉圖案后的結(jié)果，此第二干涉圖案與第一圖案相同均稱為y方向圖案。其中，形成第一干涉圖案與第二干涉圖案時，可通過一介質(zhì)投射多重輻射光束，其中此介質(zhì)包括空氣、水或任何折射率介于1＜n＜2的流體。這些形成在旋轉(zhuǎn)過的光阻400上的線的最大強度416及最小強度418與原來的斜線區(qū)412及非斜線區(qū)414呈90°交叉。區(qū)域420為二斜線區(qū)交叉的區(qū)域，且這些區(qū)域420受到最大程度的曝光。剩下的全部的非斜線區(qū)422為光阻400完全未受到曝光的區(qū)域。當(dāng)光阻為負型時，后續(xù)的顯影會移除未曝光的區(qū)域。因此，若制程在此時終止，光阻已經(jīng)過顯影，而在光阻未曝光的非斜線區(qū)422產(chǎn)生對稱且規(guī)則排列的孔洞陣列。這些孔洞將可使相對應(yīng)的孔洞形成在光阻400中。進一步的曝光動作可使顯影步驟僅顯影未曝光區(qū)域的規(guī)則圖案的選取部分。
接下來，請參閱圖6a至圖6c，其繪示非關(guān)鍵光罩500的設(shè)計示意圖，此光罩500適用于從圖5b的交叉干涉圖案來制造一組所需的決定性孔洞。光罩500包括許多透明的斜線區(qū)502以及不透光的非斜線區(qū)504，其中不透光的非斜線區(qū)504可例如由鉻所制成。繪示在未曝光區(qū)域的暗圓513代表所需的決定性孔洞的位置。線圖案515為光罩500的形狀的圖案，其中光罩500的形狀用以對將成為不要的孔洞517的區(qū)域進行曝光。應(yīng)該注意的一點是，光罩所扮演的角色為留住干涉所產(chǎn)生的孔洞陣列中的所需部分。因此，可考量使用不同型式的光罩，包括許多透明與不透光的光學(xué)光罩、光步進元件(光步進機)與掃描元件。亦可考量使用放在基材上或基材上方的光罩。既然光罩為非關(guān)鍵性，可無需進行光學(xué)近接修正。
圖6b與圖6c繪示圖6a的光罩500設(shè)置在圖5b的光阻的上方的示意圖。此時可利用傳統(tǒng)(非干涉形式)的曝光方法，通過光罩對光阻進行的最后的曝光程序。
現(xiàn)請參閱圖7，其繪示光阻600在其顯影后的示意圖。假設(shè)已藉由顯影制程移除較可溶解的負型光阻媒介，即未曝光區(qū)域，而留下所需孔洞(暗圓)611在其適當(dāng)位置中。位于光罩開口下的包含所有先前未曝光區(qū)域的較不可溶解的曝光區(qū)域已在最終圖案中形成不要的孔洞。在一實施例中，利用約457.9nm的雷射波長可獲得0.22微米孔洞的陣列。
請參閱圖8a，其繪示替代實施例的示意圖，其中此替代實施例使用分子交連的正型光阻。在圖案化的曝光后，可藉由后烘烤光阻以使光阻產(chǎn)生交連，再以紫外光照射此光阻的方式，對此特別準(zhǔn)備的光阻進行顯影，以產(chǎn)生與正常正型光阻相反的影像。圖8a繪示基材702的側(cè)剖面圖，其中此基材702上已利用例如旋涂方式沉積一層正型光阻703，例如Fuji-Olin所生產(chǎn)的HPR204，其中此光阻703已添加有重量百分比約3％的咪唑(imidazole)。接著，在約85℃下，對覆蓋有光阻703的基材702進行約20分鐘之前烘烤。圖8b繪示入射輻射704(箭頭)形成一圖案的曝光區(qū)705的示意圖，其中可例如利用上述的一或多種方法來制造此圖案。接著，在約100℃下，對圖案化的光阻進行后烘烤約30分鐘，以使曝光的光阻產(chǎn)生交連。圖8c繪示以均勻的紫外光706(箭頭)照射經(jīng)后烘烤的曝光區(qū)705的示意圖，使已經(jīng)曝光區(qū)705在后續(xù)的顯影制程中完全不可溶。圖8d繪示顯影且移除未曝光部分707的光阻后的曝光區(qū)705。
在另一實施例中，可以圖3的光束分離設(shè)備來取代圖1的設(shè)備。在所有的其他方面，進行此實施例的方法時可依照上述關(guān)于圖4至圖8d的討論。
在另一實施例中，請參閱圖9，其繪示由于二相干雷射光束照射在正型光阻800上所形成的干涉光柵(干涉最大值)的代表示意圖?？衫美鐖D1的設(shè)備5或圖3的設(shè)備200來產(chǎn)生光束。形成曝光的光柵區(qū)在光阻800中，并標(biāo)示為非斜線區(qū)804，未曝光的區(qū)域代表破壞性干涉發(fā)生的位置而標(biāo)示為斜線區(qū)802。
請參閱圖10，具有不透光遮罩部分806a與806b的光罩806放置在部分的光阻800上方。遮罩部分806a與遮罩部分806b覆蓋在未曝光的斜線區(qū)802的所需部分上方。這樣可從圖案中消除光阻800的不要部分。
請參閱圖11，其提供了光罩806的透視圖。此透視圖顯露出在利用光源照射光阻800后將保持未曝光的部分802a，以及將受到曝光的部分802b。
請參閱圖12，其繪示光阻800經(jīng)光源照射并顯影后的示意圖。僅有受到遮罩部分806a或遮罩部分806b遮蔽的未曝光部分802a保持為圖案化的光阻或光阻影像，而光阻800中其余的受到曝光的部分802b與受到曝光的非斜線區(qū)804在傳統(tǒng)方式的顯影制程中遭移除。
請參閱圖13，其繪示基材801的剖面圖，其中此基材801具有圖案化光阻的部分802a，且圖案化光阻的部分802a已利用傳統(tǒng)方式進行過圖案化與硬化處理。舉例而言，可利用紫外光輻射、植入制程或化學(xué)處理方式來處理圖案化光阻的部分802a，以完成硬化處理。這樣的硬化處理可在后續(xù)的處理步驟期間保護圖案化光阻的部分802a。提供另一層正型的光阻900在基材801與圖案化光阻的部分802a上。
請參閱圖14，其繪示二相干雷射光束照射在正型的光阻900上的結(jié)果所形成的干涉光柵的示意圖?？衫美鐖D1的設(shè)備5或圖3的設(shè)備200來產(chǎn)生這些光束。曝光的光柵區(qū)形成在正型的光阻900中，并標(biāo)示為非斜線區(qū)904，而破壞性干涉所造成的未曝光區(qū)域則標(biāo)示為斜線區(qū)902?？闪私獾囊稽c是，在曝光的光柵區(qū)形成前，可將基材對基材的表面的法線旋轉(zhuǎn)入射角度θ。在本例子中，入射角度θ為90度，但可使用其他角度來獲得曝光的光柵區(qū)所需的方位。此外，除了這樣的旋轉(zhuǎn)外，或者代替這樣的旋轉(zhuǎn)，基材可沿其他各種方向(例如沿x軸或y軸)移動，來提供偏移。
請參閱圖15，不透光的光罩906放置在部分的光阻900的上方。不透光的光罩906遮蓋在未曝光的斜線區(qū)902的所需部分上。這樣可從圖案中消除光阻900的不要部分。
請參閱圖16，其繪示光罩906的透視圖。此透視圖顯露出在利用光源照射光阻900后將保持未曝光的部分902a，以及將受到曝光的部分902b。
請參閱圖17，其繪示光阻900經(jīng)光源照射并顯影后的示意圖。僅有受到光罩906遮罩的未曝光部分902a保持為圖案化的光阻或光阻影像，而光阻900中其余的受到曝光的部分902b與受到曝光的非斜線區(qū)904在傳統(tǒng)方式的顯影制程中遭移除。
請參閱圖18，其繪示光阻800(由剩余的未曝光的部分802a代表)以及光阻900(由剩余的未曝光的部分902a代表)所組成的圖案。如圖18所示，僅有未曝光的部分802a以及未曝光的部分902a留下，而形成所需的圖案化的光阻或光阻影像。因此，這些光束所提供的干涉可用來形成具有多重方向線的圖案。接著，可利用蝕刻制程將最后組合成的光阻圖案轉(zhuǎn)移至基材。
在另一實施例中，請參閱圖19，其繪示由于二相干雷射光束照射在負型光阻1000上所形成的干涉光柵(干涉最大值)的代表示意圖?？衫美鐖D1的設(shè)備5或圖3的設(shè)備200來產(chǎn)生光束。曝光的區(qū)域形成在光阻1000中，并標(biāo)示為非斜線區(qū)1004，而未曝光的區(qū)域則標(biāo)示為斜線區(qū)1002。
請參閱圖20，具有透明的光罩部分1006a以及不透光的光罩部分1006b與1006c的光罩1006放置在光阻1000的上方。光罩部分1006b與1006c覆蓋在斜線區(qū)1002的所需部分上。如此可使光阻1000的不需要的部分能為完全曝光的負型光阻所覆蓋。
請參閱圖21，其繪示光罩1006的透視圖。此透視圖顯露出在利用光源照射光阻1000后，受光罩部分1006b與1006c遮蔽且將保持未曝光的未曝光部分1002a，以及受光罩部分1006a遮蔽且將受到曝光的曝光部分1002b。
請參閱圖22，其繪示經(jīng)光源照射與顯影后的光阻1000。受到不透光的光罩部分1006b或1006c遮蔽的未曝光部分1002a保持為圖案化的光阻或光阻影像，而光阻1000中其余的曝光部分1002b與非斜線區(qū)1004由曝光的負型光阻所完全覆蓋而無圖案。
請參閱圖23，其繪示具有第一方向影像的基材1001的剖面圖，其中此第一方向影像在顯影制程后已圖案化并蝕刻在基材中。在蝕刻制程后，剝除光阻殘余。再提供另一負型光阻層1100在基材1001上。
請參閱圖24，其繪示第一方向的圖案化的光阻剝除制程后，將形成第二方向的圖案的示意圖。如圖24所示，其繪示由于二相干雷射光束照射在負型光阻層1100上所形成的干涉光柵(干涉最大值)的代表示意圖?？衫美鐖D1的設(shè)備5或圖3的設(shè)備200來產(chǎn)生光束。曝光的區(qū)域形成在負型光阻層1100中，并標(biāo)示為非斜線區(qū)1104，而未曝光的區(qū)域則標(biāo)示為斜線區(qū)1102?？闪私獾囊稽c是，在曝光的光柵區(qū)形成前，可將基材環(huán)繞基材的表面的法線旋轉(zhuǎn)達入射角度θ。在本例子中，入射角度θ為90°，但可使用其他角度來獲得曝光的光柵區(qū)所需的方位。此外，除了這樣的旋轉(zhuǎn)外，或者代替這樣的旋轉(zhuǎn)，基材可沿其他各種方向(例如沿x軸或y軸)移動，來提供偏移。
請參閱圖25，具有透明的光罩部分1106a與1106b以及不透光的光罩部分1106c的光罩1106放置在負型光阻層1100的上方。光罩部分1106c覆蓋在斜線區(qū)1102與非斜線區(qū)1104的所需部分上。如此可使光罩部分1106a與1106b的干涉圖案的所需部分能為完全曝光的負型光阻所覆蓋。
請參閱圖26，其繪示光罩1106的透視圖。此透視圖顯露出在利用光源照射負型光阻層1100后未受到曝光的部分1102a，以及位于光罩部分1106a與1106b下將受到曝光的部分1102b。
請參閱圖27，其繪示經(jīng)光源照射與顯影后的負型光阻層1100。僅有受到不透光的光罩部分1106c遮蔽的未曝光部分1102a保持為圖案化的光阻或光阻影像，而負型光阻層1100中其余的受到曝光的部分1102b與非斜線區(qū)1104在傳統(tǒng)方式的顯影制程中由曝光的負型光阻所覆蓋。最后，進行第二蝕刻制程，藉以將光阻圖案轉(zhuǎn)移至基材。
請參閱圖28，其繪示基材上的蝕刻圖案，此蝕刻圖案是一組合圖案。如圖28所示，僅有未曝光部分1002a與未曝光部分1102a留下而形成最后所需的圖案。
本揭露已以各種實施例描述如上。僅僅在閱讀本揭露后，對此技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者而言變明顯的改良與修飾，視為本申請案的精神與范圍內(nèi)的一部分?？闪私獾降囊稽c是，在前述揭露中，許多潤飾、改變與取代為所預(yù)期，且在某些情況下，應(yīng)用本揭露的某些特征時可不同時使用其他特征。舉例而言，可利用上述實施例的各種組合，例如利用負型光阻形成朝一方向的線，并利用正型光阻來制造朝另一方向的線，或者反之亦然。此外，雖然用以舉例說明的線通常落在x軸與y軸，但應(yīng)該了解到的一點是，可利用上述的方法來形成其他各種方向(例如斜線)。因此，應(yīng)以本揭露的范圍相同的方式，而寬廣地來解讀后附的申請專利范圍。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在基材上制造圖案的方法，其特征在于其至少包括將該圖案區(qū)分成至少一第一子圖案以及一第二子圖案，其中該第一子圖案包含朝一第一方向的復(fù)數(shù)個線，且該第二子圖案包含朝一第二方向的復(fù)數(shù)個線；利用一第一駐波干涉圖案形成朝該第一方向的復(fù)數(shù)個第一線在該基材上的一第一光敏材料層上；消減部分的該些第一線，以形成該第一子圖案；在該第一子圖案形成后，提供一第二光敏材料層在該基材上；利用一第二駐波干涉圖案形成朝該第二方向的復(fù)數(shù)個第二線在該第二光敏材料層上；以及消減部分的該些第二線，以形成該第二子圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中在消減部分的該些第一線的步驟后以及在提供該第二光敏材料層的步驟前，更至少包括硬化用以形成該第一子圖案的該些第一線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中硬化該些第一線的步驟至少包括一紫外光輻射與烘烤處理、植入處理、以及化學(xué)處理中的至少一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中消減部分的該些第一線以形成該第一子圖案的步驟包括應(yīng)用一光罩，以保護部分的該些第一線；在應(yīng)用該光罩的步驟后，對該些第一線進行曝光；以及對該些第一線進行顯影，以移除該些第一線未受到該光罩保護的部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中消減部分的該些第二線以形成該第二子圖案的步驟包括應(yīng)用一光罩，以保護部分的該些第二線；在應(yīng)用該光罩的步驟后，對該些第二線進行曝光；以及對該些第二線進行顯影，以移除該些第二線未受到該光罩保護的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中在形成該些第一線的步驟后以及在形成該些第二線的步驟前，更至少包括繞該基材的表面的法線旋轉(zhuǎn)實質(zhì)90度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中所述的光敏材料為一正型光阻、一負型光阻、一單層光阻或一多層光阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中所述的圖案包括線、間隙、矩形、彎曲、以及島狀物中的至少一者。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中形成該第一駐波干涉圖案與該第二駐波干涉圖案時包括通過一介質(zhì)投射多重輻射光束，且該介質(zhì)至少包括空氣、水以及任何折射率介于1＜n＜2的流體中的至少一者。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在基材上制造圖案的方法，其特征在于其中所述的第一駐波干涉圖案與該第二駐波干涉圖案相同。
11.一種利用干涉微影在覆蓋有光敏材料的基材上制造圖案的系統(tǒng)，其特征在于其至少包括至少一輻射源，經(jīng)設(shè)置以形成一相干輻射光束；一投射元件，用以利用該至少一輻射源來將一第一駐波干涉圖案以及一第二駐波干涉圖案投射至該基材上的一輻射敏感材料；一修正元件，用以在投射該第一駐波干涉圖案后與投射該第二駐波干涉圖案前修正該基材的位置；以及一顯影元件，用以至少在投射該第一駐波干涉圖案后顯影該輻射敏感材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的利用干涉微影在覆蓋有光敏材料的基材上制造圖案的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的修正元件包括一校準(zhǔn)模組固定于一旋轉(zhuǎn)臺，該校準(zhǔn)模組可夾住一基材，且該旋轉(zhuǎn)臺可環(huán)繞一垂直軸而旋轉(zhuǎn)360度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的利用干涉微影在覆蓋有光敏材料的基材上制造圖案的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的投射元件包括一光束分離機，用以從該相干輻射光束產(chǎn)生一入射光束以及一反射光束；一第一反射面以及一第二反射面，對稱于該光束分離機設(shè)置，藉以使從該光束分離機射出的該入射光束照射在該第一反射面上，且使該光束分離機射出的該反射光束照射在該第二反射面上；一第一光束擴大器，位于該第一反射面下方且位于從該第一反射面反射而出的該入射光束的路徑上；以及一第二光束擴大器，位于該第二反射面下方且位于從該第二反射面反射而出的該反射光束的路徑上，其中離開該第一光束擴大器的該入射光束以及該第二光束擴大器的該反射光束分別位于該基材的一法線的二側(cè)并以與該基材的該法線夾一入射角的方式對稱入射在該基材上，并形成一駐波干涉圖案。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的利用干涉微影在覆蓋有光敏材料的基材上制造圖案的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的投射元件包括一光束擴大器，其中該相干輻射光束將射入該光束擴大器；一第一反射面，位于從該光束擴大器射出的一光束的路徑上；以及一第二反射面，位于從該第一反射面所反射的該光束的一上部的路徑上，其中從該第二反射面反射的該光束以及從該第一反射面反射的該光束的一下部與該基材的一法線之間具有一入射角，且對稱地位于該基材的該法線的二側(cè)，藉以在疊置時形成一駐波干涉圖案。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的利用干涉微影在覆蓋有光敏材料的基材上制造圖案的系統(tǒng)，其特征在于其中投射時，該第一駐波干涉圖案以及該第二駐波干涉圖案相同，但由于該基材的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致在該輻射敏感材料上形成不同圖案。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種在基材上制造圖案的方法及系統(tǒng)，一種高解析度的微影系統(tǒng)與方法。在一實施例中，提供了一種在基材上制造圖案的方法，包括將圖案區(qū)分成至少一第一子圖案以及一第二子圖案，其中第一子圖案包含朝第一方向的復(fù)數(shù)個線，且第二子圖案包含朝第二方向的復(fù)數(shù)個線。利用第一駐波干涉圖案形成朝第一方向的復(fù)數(shù)條線在基材上的第一光敏材料層上。消減所形成之線的一部分，以形成上述的第一子圖案。在第一子圖案形成后，提供第二光敏材料層在基材。利用第二駐波干涉圖案形成朝第二方向的復(fù)數(shù)條線在第二光敏材料層上。消減形成在第二光敏層的這些線的一部分，以形成上述的第二子圖案。
文檔編號G03F7/00GK1811599SQ20051009869
公開日2006年8月2日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月26日
發(fā)明者林進祥, 林本堅 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司