專利名稱：量子點曝光板及應(yīng)用所述量子點曝光板的光刻工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種量子點曝光板，更特定而言，其涉及一種具有量子點陣列的曝光板，其上可呈現(xiàn)出預(yù)定圖形的光，以用于曝光工藝中。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝中，如要在基底上形成各種微細的線路結(jié)構(gòu)，其一般使用光刻工藝先在光阻上定義出線路圖形，之后再透過蝕刻的方式將光阻上的線路圖形轉(zhuǎn)制到沈積的層結(jié)構(gòu)上，從而完成線路的制作。就現(xiàn)今一般的光刻工藝而言，如圖1所示，其繪示出習用光刻工藝中光阻曝光顯影步驟的示意圖。在進行光阻層120曝光步驟之前，為了定義出光阻的受光部位與非受光部位，須先準備一光掩模110來部分遮蔽來自曝光光源100發(fā)出的光。光掩模110藉由電子束先在其上刻出貫穿本體的線路圖形。故此，將光掩模110設(shè)置在光阻層120上作為屏蔽，其可濾除部分的光，使透過的光呈現(xiàn)出吾人所欲的線路圖形。光阻層120—般為涂布在基材130 (如一硅基底)上的光敏高分子材料，其于照射到特定波長的光之后會產(chǎn)生化學反應(yīng)從而改變了原有的性質(zhì)。利用此特點，受到呈線路圖形的光曝照的光阻層120將會轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂芯€路圖形與非線路圖形兩種不同性質(zhì)的區(qū)域，故可在后續(xù)的顯影步驟中利用顯影劑將其中一區(qū)域溶除(視正、負型光阻材質(zhì)而定)，使光阻層120圖樣化，進而可用在后續(xù)的蝕刻工藝中。然而，就現(xiàn)今納米世代的半導(dǎo)體工藝而言，一整套電路工藝所需使用到的光掩模要價動輒幾百萬美金，帶給IC設(shè)計公司或半導(dǎo)體制造商相當龐大的成本負擔。再者，制作出來的光掩模由于皆已刻畫出線路圖形，若日后線路因產(chǎn)品需求或設(shè)計錯誤而需改變圖形時，原有的光掩模就無法套用，須額外再制作另一光掩模，此缺點無疑為電路設(shè)計布局者帶來相當程度的不便與制肘。另一方面，就工藝面上來看，隨著半導(dǎo)體線路圖形的線寬(critical dimension)越作越細,其光阻上亦需曝出更細的線路圖形,如此，由于線寬接近甚至小于光源波長，所發(fā)生的干涉、繞射效應(yīng)會造成線路圖形變形。現(xiàn)今業(yè)界廣泛采用昂貴又耗時的光學近鄰效應(yīng)修正(optical proximity correction)來克服此一現(xiàn)象。是以，就目前習用多年的光掩模曝光作法而言，其已漸漸無法因應(yīng)現(xiàn)今納米半導(dǎo)體世代龐大的制作成本與工藝考慮。如何去改進現(xiàn)有技術(shù)甚或開發(fā)新的技術(shù)，以成為相關(guān)領(lǐng)域的技藝人士無不努力研究的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本案發(fā)明人基于解決前述習用作法的缺失，遂特以提出了一種創(chuàng)新的曝光結(jié)構(gòu)與方法，以在成本上與線路設(shè)計的裕度上根本地解決原有問題。本發(fā)明的目的之一在于提出一種量子點曝光板，所述量子點曝光板可透過其上所排列的量子點自行發(fā)出可編程的、呈特定圖案的光，應(yīng)用于現(xiàn)有的光刻工藝中作為曝光之用，不需要再使用昂貴的步進式或掃描式曝光機臺，及昂貴、無法修改的光掩模。
在本發(fā)明一態(tài)樣中，所述量子點曝光板包含一基板、一量子點陣列設(shè)在所述基板上、多條行控制線電性連接至對應(yīng)的多行量子點中、及多條列控制線電性連接至對應(yīng)的多列量子點中。其中所述行控制線與列控制線可分別提供行控制電壓與列控制電壓來控制量子點的發(fā)光，使得所述量子點陣列呈現(xiàn)出一發(fā)光圖形。本發(fā)明的另一目的在于提出一種使用上述量子點曝光板的無光掩模式光刻工藝，其步驟順序為提供一所述量子點曝光板、提供一光阻置于所述量子點曝光板的發(fā)光面方向、控制所述行控制電壓與所述列控制電壓使得所述量子陣列呈現(xiàn)出一所欲的發(fā)光圖形、及以所述發(fā)光圖形曝照所述光阻。無疑地，本發(fā)明的這類目的與其它目的在閱者讀過下文以多種圖示與繪圖來描述的較佳實施例細節(jié)說明后將變得更為顯見。


本說明書含有附圖并于文中構(gòu)成了本說明書的一部分，俾使閱者對本發(fā)明實施例有進一步的了解。所述圖示描繪了本發(fā)明一些實施例并連同本文描述一起說明了其原理。圖1繪示出習用光刻工藝中光阻曝光顯影步驟的示意圖；圖2繪示出根據(jù)本發(fā)明實施例一量子點曝光板的頂示意圖；圖3繪示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例一量子點曝光板的頂示意圖；圖4繪示出根據(jù)本發(fā)明一實施例中具有二極管陣列結(jié)構(gòu)的量子點曝光板的頂示意圖；圖5繪示出本發(fā)明一實施例中一量子點曝光板發(fā)出圖形化的曝光源的頂示意圖；圖6繪示出本發(fā)明實施例中使用量子點曝光板進行光刻工藝的示意圖。須注意本說明書中的所有圖示皆為圖例性質(zhì)。為了清楚與方便圖標說明之故，圖標中的各部件在尺寸與比例上可能會被夸大或縮小地呈現(xiàn)。圖中相同的參考符號一般而言會用來標示修改后或不同實施例中對應(yīng)或類似的特征。其中，附圖標記說明如下:100曝光光源110光掩模120光阻層130 基材200量子點曝光板210 基板220量子點陣列230行控制線240列控制線420量子點陣列430行控制線440列控制線500量子點曝光板530行控制線
540列控制線550行驅(qū)動器560列驅(qū)動器570控制電路580程序模塊590區(qū)域600量子點曝光板620光阻630基材640量子點陣列
具體實施例方式現(xiàn)在文中將對本發(fā)明的實施例其隨附圖示中所描繪的例子作細節(jié)說明。然，所述說明并非要將本發(fā)明限定在后文將描述的實施方式中，且文中的實施方式是提出來讓閱者能輕易并完整地了解本發(fā)明的范疇與精神。在圖標中，某些組件與結(jié)構(gòu)的尺寸與比例為了清楚之故會被夸大表示。閱者須了解到在本發(fā)明中亦可利用其它的實施例或是在不悖離所述實施例的前提下做出結(jié)構(gòu)性、邏輯性、及電性上的改變。故此，下文的細節(jié)描述將不欲被視為是一種限定，反之，其中所含有的實施例將由隨附的權(quán)利要求項來加以界定。

現(xiàn)在請參照圖2，其繪示出本發(fā)明一實施例中一量子點曝光板200的頂示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的量子點曝光板200主要由一基板210與一量子點陣列220所構(gòu)成。量子點陣列220設(shè)在基板210之上或之中作為曝光光源之用，其可能是透過化學溶膠法(chemical colloidal)、自組成法(self-assembly)、分子束取向附生法(molecular beanepitaxy,MBE)、光刻法、或分柵法(split-gate)等方式形成在基板210上。量子點陣列220大致可視作是由多行量子點(橫向)或是多列量子點(縱向)排列而成，如圖2所示的交錯排列方式，或是如圖3所示的標準矩陣排列方式。量子點曝光板200上會形成有多條行控制線230與多條列控制線240來控制各量子點的發(fā)光，進而在量子點曝光板200呈現(xiàn)出一發(fā)光圖形。如圖2所示，每一行控制線230對應(yīng)地電性連接至所述多行量子點中的其中一行并提供一行控制電壓Vr至所述行中的各量子點，而每一列控制線240對應(yīng)地電性連接至所述多列量子點中的其中一列并提供一列控制電壓Vc至所述列中的各量子點。量子點陣列220中的各量子點將由行控制電壓Vr與列控制電壓Vc共同來決定其是否會發(fā)光。舉例而言，在一實施例中，如圖4所示，量子點陣列420可為一種二極管陣列，作為各二極管單元的量子點會陣列分布在一母體基材中。量子點的正極與負極可以導(dǎo)電材質(zhì)構(gòu)成，如分別為一氧化銦錫層(ITO)與一銀電極，其分別與基材上的行控制線與列控制線電性連接。在此實施例中，行控制線430是作為一選擇線，如一字線(word line，WLO，WLl，WL2...)，行控制電壓Vr為一掃瞄電壓，可控制量子點處一選擇晶體管的開關(guān)。而列控制線440則作為一位線(bit line,BLO,BLl,BL2...)，與輸出入電路連接，列控制電壓Vc則為一驅(qū)動電壓，其值設(shè)定成大于量子點的臨界電壓VTH。當所對應(yīng)的量子點被設(shè)定成ON狀態(tài)時(即發(fā)光)，一行選擇器會將行控制電壓Vr輸至量子點處的選擇晶體管并使其開路，讓列控制電壓Vc得以通過量子點，使量子點發(fā)光。反之，當所對應(yīng)的量子點被設(shè)定成OFF時(即不發(fā)光)，行選擇器則不會輸出行控制電壓Vr至量子點，使列控制電壓Vc無法通過選擇晶體管來激發(fā)量子點發(fā)光。就實際發(fā)光圖形的呈現(xiàn)而言，以本發(fā)明一具體實施例為例，請參照圖5，其繪示出本發(fā)明一實施例中一量子點曝光板200發(fā)出圖形化的曝光源的頂示意圖。如圖5所示，量子點曝光板500上的多條行控制線530與列控制線540可分別電性連接至一行驅(qū)動器550與列驅(qū)動器560。行驅(qū)動器550負責將預(yù)定的行控制電壓Vr傳送至對應(yīng)的量子點行，而列驅(qū)動器560則負責將預(yù)定的列控制電壓Vc傳送至對應(yīng)量子點列。上述行驅(qū)動器550與列驅(qū)動器560會再連接至一共同的控制電路570，并所述控制電路570決定行控制電壓Vr與列控制電壓Vc的值以及其所欲傳送至的量子點的行列位址。在實作中，量子點曝光板500可由一程序模塊580來作可編程的曝光圖形控制。使用者可以藉由操作程序模塊580來決定量子點曝光板500所呈現(xiàn)的發(fā)光圖形，如圖中所呈現(xiàn)的『F』發(fā)光圖形。在進一步的實施例中，由于本發(fā)明的量子點曝光板500具有以可編程方式來呈現(xiàn)曝光影像的優(yōu)點，故于實作中，其可藉由實時(real-time)改變特定量子點或量子點區(qū)域的曝光量的方式來解決特定區(qū)域，如線路圖形中的空曠區(qū)域(iso region，或稱開放區(qū)域open region)以及密集區(qū)域(dense region)曝光量不均的問題。舉例而言，圖5中虛框590所圍出來的區(qū)域是為曝光圖形中光量較集中的密集區(qū)域，針對此區(qū)域的量子點而言，可藉由程序模塊590來特別降低所述區(qū)域量子點的曝光量，如藉由提供所述區(qū)域較低的列控制電壓Vc或降低所述區(qū)域的曝光掃瞄次數(shù)、發(fā)光強度或曝光時間的方式來達成。此種實施方式能解決習用光掩模式曝光工藝中因為無法個別的改變特定區(qū)域的光量而衍生的微加載效應(yīng)(microloading effect)等工藝問題,例如藉由降低或增加曝光圖形邊緣的量子點的曝光掃瞄次數(shù)、發(fā)`光強度或曝光時間，或者是前述調(diào)整空曠區(qū)域或是密集區(qū)域的曝光圖形中的量子點的曝光掃瞄次數(shù)、發(fā)光強度或曝光時間等。就曝光波長此點而言,量子點由于本身受到量子限制效應(yīng)(quantum confinementeffect)的影響，即當量子點的尺寸變小其能帶隙間距(band gap)會變大,故可控制其大小來調(diào)變能階，進而改變所發(fā)出的光的波長。而量子點的材質(zhì)與所用基板的材質(zhì)亦會影響到能階間距大小。故在本發(fā)明中，透過改變量子點的粒徑或選擇特定的量子點陣列220或基板210的材質(zhì)，量子點曝光板200將可發(fā)出預(yù)定波長的光，以對特定的光敏材料達成曝光效果。本發(fā)明的量子點曝光板可同時用于正光阻或負光阻型態(tài)的光刻工藝中。在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，量子點的材質(zhì)可包含但不限定于由I1-VI族或II1-V族元素組成的納米顆粒，如硒化鎘(CdSe)，磷化銦(InP)，砷化銦(InAs)，氧化鋅(ZnO)JB化鋅(ZnSe)，硒化鉛(PbSe)或硫化鉛(PbS)等。基板2 I O的材質(zhì)則可包含但不限定于砷化鎵(GaAs),砷化銦(InAs)或磷化銦(InP)。量子點的直徑可介于10 30納米(nm)之間。量子點與量子點之間的最小間距可介于十至數(shù)十納米(nm)之間。現(xiàn)在請參照圖6，其繪示出本發(fā)明一實施例中使用上述量子點曝光板進行光刻工藝的截面示意圖。如圖6所示，一量子點曝光板600設(shè)置在一涂布有光阻620的基材(如娃基底)630上。與光掩模式曝光不同，量子點曝光板600由于是一直接發(fā)光源，故可設(shè)置在距離光阻620約10納米(nm)之處,進而因近場福射效應(yīng)(near field radiation)而克服了傳統(tǒng)光掩模式曝光因為光源與光阻距離較遠而產(chǎn)生的光學鄰近效應(yīng)(opticsproximity effect)等工藝問題,不需要采用額外的光學鄰近修正步驟(optic proximitycorrection,OPC)來修正因繞射或是曝光程度疏密不均所導(dǎo)致的曝光圖形變異。量子點曝光板600具有量子點陣列640的發(fā)光面會朝向光阻620，透過行控制線與列控制線的控制，量子點陣列可呈現(xiàn)出一所欲的發(fā)光圖形照射在光阻620上，對光阻620達到特定圖形的曝光效果。本領(lǐng)域的技藝人士將可輕易了解到在維持本發(fā)明教示的前提下，本發(fā)明的組件與方法可加以修改或變形成多種態(tài)樣。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種量子點曝光板，其特征在于，包含: 一基板； 一量子點陣列，其設(shè)在所述基板上并由多行量子點或多列量子點組成； 多條行控制線，所述每一行控制線對應(yīng)地電性連接至所述多行量子點中的其中一行并提供一行控制電壓 '及 多條列控制線，所述每一列控制線對應(yīng)地電性連接至所述多列量子點中的其中一列并提供一列控制電壓，其中所述行控制電壓與所述列控制電壓可控制所對應(yīng)的量子點發(fā)光使得所述量子點陣列呈現(xiàn)出一發(fā)光圖形以曝光一光阻。
2.如權(quán)利要求1所述的量子點曝光板，其特征在于，所述量子點所發(fā)出的光的波長由所述量子點的大小與材質(zhì)來決定。
3.如權(quán)利要求1所述的量子點曝光板，其特征在于，所述量子點的材質(zhì)選自硒化鎘，磷化銦，砷化銦，氧化鋅，硒化鋅，硒化鉛、硫化鉛或前述材質(zhì)的組合。
4.如權(quán)利要求1所述的量子點曝光板，其特征在于，所述基板的材質(zhì)包含砷化鎵，砷化銦或磷化銦。
5.如權(quán)利要求1所述的量子點曝光板，其特征在于，所述量子點的直徑介于10 30納米之間。
6.如權(quán)利要求1所述的量子點曝光板，其特征在于，所述量子點的間距介于十至數(shù)十納米之間。
7.如權(quán)利要求1所述的量子點曝光板，其特征在于，所述行控制電壓為掃瞄電壓，所述列控制電壓為輸出入電壓。
8.—種使用權(quán)利要求1所述的量子點曝光板的無光掩模光刻工藝，其特征在于，包含下列步驟: 提供一所述量子點曝光板，所述量子點曝光板具有一發(fā)光面； 提供一光阻，所述光阻設(shè)在一基底上并面向所述量子點曝光板的發(fā)光面； 控制所述行控制電壓與所述列控制電壓使得所述量子點陣列呈現(xiàn)出一所欲的發(fā)光圖形； 以所述發(fā)光圖形曝照所述光阻。
9.如權(quán)利要求8所述的無光掩模光刻工藝，其特征在于，所述量子點曝光板與所述光阻的距離為10納米。
10.一種主動式曝光板,其特征在于,包含: 一基板； 一點光源陣列，其設(shè)在所述基板上并由多行點光源或多列點光源組成，所述點光源可選擇性呈現(xiàn)出一發(fā)光圖形用以曝光一光阻。
11.如權(quán)利要求10所述的主動式曝光板，其特征在于，還包含多條行控制線與多條列控制線，所述每一行控制線對應(yīng)地電性連接至所述多行點光源中的其中一行并提供一行控制電壓，所述每一列控制線對應(yīng)地電性連接至所述多列點光源中的其中一列并提供一列控制電壓，其中所述行控制電壓與所述列控制電壓可控制所對應(yīng)的所述點光源發(fā)光使得所述點光源陣列呈現(xiàn)出所述發(fā)光圖形以曝光所述光阻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種量子點曝光板，其包含一基板、一量子點陣列、多條行控制線及多條列控制線。所述行控制線及列控制線可控制所對應(yīng)的量子點發(fā)光使得所述量子點陣列呈現(xiàn)出一發(fā)光圖形以在無光掩模的環(huán)境下曝光一光阻。
文檔編號G03F1/00GK103105724SQ20111036203
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者戎樂天 申請人:臺灣創(chuàng)新記憶體股份有限公司