[发明专利]使用光纤对光敏材料进行图案化的无掩模方法与结构

说明书

技术领域

本发明一般地涉及集成电路以及制造电子器件的集成电路加工方法。更具体地说，本发明涉及制造用于制造集成电路的光图形曝光(photolithography)掩模的方法与设备。

背景技术

本发明一般地涉及集成电路以及制造电子器件的集成电路加工方法。更具体地说，本发明涉及制造用于制造集成电路的光图形曝光掩模的方法与设备。仅仅作为示例，本发明已应用于制造集成电路的一个或多个掩模。但是应当认识到，本发明具有更宽泛的适用范围。例如，本发明可以适用于晶圆自身上的光敏材料或需要曝光以进行图案化的其它衬底。

集成电路或“IC”已经从单个硅芯片上制造的少数互连器件发展成为数以百万计的器件。当今IC具有的性能和复杂度已经远远超出了最初的预想。为了在复杂度和电路密度(即，能够封装在给定芯片区域内的器件数目)方面获得进步，最小器件特征尺度(也被称为器件“几何形状”)随着IC的更新换代而变得更小。现在制造的半导体器件的特征尺度小于1/4微米。

日益增加的电路密度不仅提高了IC的复杂度和性能，而且还向消费者提供了较低成本的零部件。IC制造设备可能要花费几亿甚至几十亿美元。每个制造设备都具有一定的晶圆生产量，并且在每个晶圆之上都具有一定数量的IC。因此，通过使IC的单个器件更小，可以在每个晶圆上制备更多的器件，进而提高制造设备的产量。将器件做得更小非常具有挑战性，因为在IC制造中采用的每道工艺都具有一个限度。也就是说，一个给定的工艺通常只能作到某一特征尺度，之后要么需要改变工艺，要么需要改变器件布局。这样的限度的一个示例是以省钱且高效的方式获得用于制造集成电路的掩模套件的能力。

在过去的几年里，已经发展出利用芯片代工服务来制备定制集成电路。无生产线芯片设计公司通常设计定制集成电路。这些定制集成电路需要制造一套定制掩模(通常叫做“光罩”)。提供代工服务的芯片公司的一个例子是叫做上海中芯国际(SMIC)的芯片代工公司。尽管无生产线芯片设计公司与代工服务在这几年间迅速增加，但是仍然存在许多限制。例如，用于制造定制集成电路的掩模套件通常很昂贵。即，它们可能花费数十万美元，并且需要很长的交付周期。此外，制造掩模的掩模工厂的数量很有限，这也导致很难获得用于定制集成电路的掩模套件。在下文的本说明书中详细描述了这些和其它限制。

从上面可以看出，需要一种改进的技术，用于处理半导体器件。

发明内容

根据本发明，提供了用于制造半导体器件的方法与技术。更具体地说，本发明提供了制造用于制造集成电路的光图形曝光掩模的方法与设备。仅仅作为示例，本发明已应用于制造集成电路的一个或多个掩模。但是应当认识到，本发明具有更宽泛的适用范围。例如，本发明可以适用于晶圆自身上的光敏材料或需要曝光以进行图案化的其它衬底。

在一个具体实施例中，本发明提供了用于图案化诸如半导体晶圆、玻璃板、复合材料等目标物体的方法。所述方法提供一个目标物体，所述目标物体具有一个光敏材料的覆层。所述方法包括有选择地将光通过复数个光纤核芯中的一个或多个光纤核芯。每个所述光纤核芯具有一个输入端和一个输出端。每个所述输入端都耦合到光源。所述复数个光纤核芯编号为1到N，其中N是大于1的整数。每个所述输出端也编号为1到N，其分别对应于编号为1到N的所述复数个光纤核芯的每个光纤核芯。所述方法将所述光敏材料曝光给有选择地通过所述一个或多个光纤核芯发射的光。所述一个或多个光纤核芯分别通过所述光纤核芯的一个或多个输出端来输出光。编号为1到N的每个所述输出端与分别编号为1到N的像素相关联。

在另一个具体实施例中，本发明提供了一种用于图案化目标物体以制造集成电路的装置。所述装置包括一个光源。耦合到所述光源的复数个光纤核芯。每个所述光纤核芯具有一个输入端和一个输出端。每个所述输入端耦合到所述光源。所述复数个光纤核芯编号为1到N，其中N是大于1的整数。每个所述输出端编号为1到N，其分别对应于编号为1到N的所述复数个光纤核芯的每个光纤核芯。耦合到所述复数个光纤核芯的每个光纤核芯的一个阵列。所述阵列被配置成允许每个所述光纤末端向一个公共平面输出。可操作地耦合到所述公共平面的一个目标物体。所述目标物体包括光敏材料，其具有一个面向(直接或间接)公共平面的表面。在所述光敏材料上曝光的一个图案。所述图案由编号为1到N的光纤末端分别输出的编号为1到N的复数个光束构成。