[发明专利]沉浸式光刻系统的投影系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及沉浸式光刻系统的投影系统。

背景技术

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纳米节点。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1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衬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的两侧，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，用于装载和传送半导体衬底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包括输入载流气体的输入端17a及输出来自输入端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11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11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。

发明内容

本发明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，本发明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；所述气液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异丙醇的混合气液体的输出端，所述载流气体为氮气或者惰性气体。

所述载流气体的流速为10至100升/分钟。

所述异丙醇的流速为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。

所述高分子层为光刻胶。

所述液体供给装置提供的液体为水。