CN110908246A - 浸润式曝光机装置及曝光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种浸润式曝光机装置以及改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，浸润式曝光机装置包括：晶圆载台，用于承载待曝光晶圆；浸润液形成装置，设置于待曝光晶圆上方，用于形成浸润液流场，其中，曝光光源经由浸润液流场实现对待曝光晶圆的曝光；以及边缘限液装置，设置于晶圆载台上，且边缘限液装置位于待曝光晶圆的外围，并与待曝光晶圆的外缘之间具有间距。通过上述方案，本发明通过浸润液限流装置的设置，改善了待曝光晶圆周围的环境，从而减小了晶圆边缘的空隙，减小形成气泡的大小，进而减小气泡上升的速度，从而使得晶圆在曝光的过程中，气泡不会随水流进入曝光光路中，防止气泡对待曝光晶圆曝光质量的影响。
Description
技术领域
本发明属于集成电路制备技术领域，特别是涉及一种浸润式曝光机装置以及改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法。
背景技术
现代光刻设备以光学光刻为基础，它利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的衬底(如硅片)上。浸没式光刻是指在曝光镜头与硅片之间充满水(或其他浸没浸液)形成浸润液流场，以取代传统干式光刻技术中对应的空气，如193nm曝光机为了获取更佳分办率，在Lens(透镜)与待曝光晶圆的介面加入水。
然而，浸没式光刻过程中还存在这一种重要的问题，在扫描曝光过程中在待曝光晶圆边缘的高低落差处易产生气泡，水(浸润液流场)中的气泡会造成曝光缺陷，如果投影束的路径通过含有气泡的浸液区域，则对投射在硅片上的构图图像质量有严重影响，造成曝光缺陷，如图1和2所示，待曝光晶圆101与载具100之间的高度落差在水102移动的过程中容易产生气泡103，气泡103的存在会影响曝光过程中的曝光光路104，光经过水气泡后的光路是改变的，反应到晶圆上的尺寸会发生变化，气泡产生在边缘位置，边缘的die(晶粒)容易suffer(受损害)，如图3所示，缺陷105大小约介于1～1000um，对良率是致命的，如果工艺上需经过10层浸润式光刻，每层有3颗缺陷，总共可能最大造成10*3＝30dies的良率损失，其中，220nm是正常区域的pattern pitch(图案周期间距)长度的示例，308nm是有气泡影响区域的pitch长度的示例。
因此，如何提供一种浸润式曝光机装置以及改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，以解决现有技术中的上述问题实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种浸润式曝光机装置以及改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，用于解决现有技术中浸润液流场中形成气泡从而产生曝光缺陷影响曝光质量等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种浸润式曝光机装置，所述浸润式曝光机装置包括：
晶圆载台，用于承载待曝光晶圆；
浸润液形成装置，设置于所述待曝光晶圆上方，用于形成浸润液流场，其中，曝光光源经由所述浸润液流场实现对所述待曝光晶圆的曝光；以及
边缘限液装置，设置于所述晶圆载台上，且所述边缘限液装置位于所述待曝光晶圆的外围，并与所述待曝光晶圆的外缘之间具有间距。
作为本发明的一种可选方案，所述边缘限液装置包括边缘环，所述边缘环的圆心与所述待曝光晶圆的圆心相重合。
作为本发明的一种可选方案，所述边缘环的外径大于对应位置上所述浸润液流场的外缘，所述边缘环的内半径与所述待曝光晶圆的半径的差值小于所述待曝光晶圆的高度。
作为本发明的一种可选方案，所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆的高度概呈相同；所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆在沿所述待曝光晶圆的半径方向上形成间隙，所述间隙小于0.8mm。
作为本发明的一种可选方案，所述边缘限液装置的材质包括防水材质，所述防水材质包括高分子聚合物及金属镀疏水性薄膜中的任意一种，其中，所述高分子聚合物包括特氟龙、聚乙烯以及聚四氟乙烯中的至少一种，所述疏水性薄膜包括含氟薄膜。
作为本发明的一种可选方案，所述浸润式曝光机装置还包括抽排装置，所述抽排装置设置于所述晶圆载台上，其中，所述抽排装置将所述待曝光晶圆与所述边缘限液装置之间残留的所述浸润液流场的液体排出。
本发明还提供一种改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，包括如下步骤：
1)提供晶圆载台，在所述晶圆载台上设置边缘限液装置；
2)将待曝光晶圆置于所述晶圆载台上，其中，所述边缘限液装置位于所述待曝光晶圆的外围，并与所述待曝光晶圆的外缘之间具有间距；
3)通过浸润液形成装置形成浸润液流场，其中，所述浸润液形成装置设置于所述待曝光晶圆的上方；以及
4)控制所述晶圆载台带动所述待曝光晶圆及所述边缘限液装置进行移动，以使得曝光光源经由所述浸润液流场实现对所述待曝光晶圆的曝光。
作为本发明的一种可选方案，步骤1)中，所述边缘限液装置包括边缘环，所述边缘环的圆心与所述待曝光晶圆的圆心相重合；所述边缘环的外径大于对应位置上所述浸润液流场的外缘，所述边缘环的内半径与所述待曝光晶圆的半径的差值小于所述待曝光晶圆的高度。
作为本发明的一种可选方案，步骤4)中，对所述待曝光晶圆进行曝光的过程中：所述晶圆载台带动所述待曝光晶圆及所述边缘限流装置进行移动的方式包括扫描式移动或步进式移动，在进行所述移动的过程中，所述待曝光晶圆的不同预设曝光区域依次经由所述浸润液流场实现曝光。
作为本发明的一种可选方案，所述曝光方法中还包括对残留在所述待曝光晶圆边缘的所述浸润液流场的液体进行抽排的步骤。
如上所述，本发明的浸润式曝光机装置以及改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，具有以下有益效果：本发明通过浸润液限流装置的设置，改善了待曝光晶圆周围的环境，从而减小了晶圆边缘的空隙，减小的形成气泡的大小，进而减小气泡上升的速度，从而使得晶圆在曝光的过程中，气泡不会随水流进入曝光光路中，防止气泡对待曝光晶圆曝光质量的影响。
附图说明
图1显示为现有技术中产生气泡的示意图。
图2显示为现有技术中气泡对曝光质量影响的示意图。
图3显示为现有技术中气泡影响曝光质量产生的缺陷的示意图。
图4显示为本发明提供的浸润式曝光机装置的结构示意图。
图5显示为本发明的浸润式曝光机装置曝光过程的一示例的示意图。
图6显示为本发明的浸润式曝光机装置的部分结构的俯视示意图。
图7显示为本发明的浸润式曝光机装置的部分结构曝光过程的截面示意图。
图8显示为现有技术中可能形成的气泡的大小。
图9显示为本发明提供的改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法的流程图。
图10显示为曝光过程中形成的气泡的直径与气泡在液体中的稳定速率的关系图。
图11显示为本发明的曝光方法中一待曝光晶圆的移动方式示意图。
元件标号说明
100 载具
101 待曝光晶圆
102 水
103 气泡
104 曝光光路
105 缺陷
200 晶圆载台
201 待曝光晶圆
201a 待处理晶圆
201b 光刻胶
202 浸润液形成装置
203 浸润液流场
204 边缘限液装置
205 透镜
206 浸润液入口
207、210 高压气体输入端
208、211 真空抽气口
209 浸润液出口
S1～S4 步骤1)至步骤4)
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图4至图11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
如图4-7所示，本发明提供一种浸润式曝光机装置，所述浸润式曝光机装置包括：
晶圆载台200，用于承载待曝光晶圆201；
浸润液形成装置202，设置于所述待曝光晶圆201上方，用于形成浸润液流场203，其中，曝光光源经由所述浸润液流场203实现对所述待曝光晶圆201的曝光；以及
边缘限液装置204，设置于所述晶圆载台200上，且所述边缘限液装置204位于所述待曝光晶圆201的外围，并与所述待曝光晶圆201的外缘之间具有间距。
具体的，本发明提供一种光刻工艺浸润式曝光机装置，所述浸润式曝光机装置至少包括晶圆载台(wafer table)200、浸润液形成装置202以及边缘限液装置204，其中，在一示例中，所述晶圆载台200承载所述待曝光晶圆并带动所述待曝光晶圆201作高速的扫描、步进等动作；所述浸润液形成装置202可以形成浸润液流场203，如根据所述晶圆载台200的运动状态，在曝光物镜(如透镜205)视场范围内，提供一个稳定的浸润液流场203，同时保证所述浸润液流场203与外界的密封，保证浸润液不泄漏；在一示例中，所述待曝光晶圆201包括待处理晶圆201a和形成于所述待处理晶圆表面的光刻胶201b，在曝光过程中，如图5所示，光路经由透镜205、浸润液流场203、光刻胶201b以及待处理晶圆201a，将掩膜板上的图形转移至所述光刻胶201b上。
具体的，如图4所示，对于所述浸润液形成装置202，其位于所述待曝光晶圆201的上方，可以与所述待曝光晶圆的上表面之间具有一定的距离，该距离处形成部分所述浸润液场203，所述浸润液流场可以直接接触所述待曝光晶圆的上表面，另外，该距离大小的选择可以依据实际需求设定。所述浸润液形成装置202还包括浸润液入口206以及浸润液出口209，用于进行浸润液的更换，以形成需要的浸润液流场203，在一示例中，所述浸润液可以是水，也可以是折射率大于水液体，其中，在曝光镜头与硅片(待曝光晶圆201)之间充满水(或更高折射率的浸润液)形成浸润液流场，以取代传统干式光刻技术中对应的空气，由于水的折射率比空气大，这就使得透镜组数值孔径增大，进而获得更加小的特征线宽。另外，所述浸润液形成装置202还包括至少两个真空抽气口(vacuum)208、211，以及至少两个高压气体输入口(pressurized air)207、210，其数量可以依据实际需求设定，如各设置四个，其中，自所述高压气体输入口输入压缩气体，压缩气体喷出后朝向所述浸润液场203并被所述真空抽气口抽出以于所述浸润液场203外围形成“气刀(air knife)”，从而形成稳定的所述浸润液流场203。所述“气刀(air knife)”具有沿晶圆表面方向的宽度，如图4所示，所述宽度是指相邻的所述高压气体输入口与所述真空抽气口之间的横向距离。
另外，本发明的曝光机装置中还设置边缘限液装置204，所述边缘限液装置204设置于所述晶圆载台200上，如可以是以固定安装的方式固定在所述晶圆载台上，也可以可拆卸地安装在所述晶圆载台上，其中，在所述晶圆载台200带动所述待曝光晶圆201移动曝光的过程中，当所述待曝光晶圆201的边缘位置移动到所述浸润液场203时，所述边缘限液装置204将所述浸润液流场203的液体部分限制在所述待曝光晶圆与所述限液装置之间，如图4中的虚线框所示，其中，所述边缘限液装置204的形状及结构等可依据实际需求设置，只要所述边缘限液装置相对于所述待曝光晶圆边缘的一侧具有一定面积，可以与所述待曝光晶圆边缘形成一个液体限制区域即可，其中，限制所述待曝光晶圆边缘的浸润液液体，限制了待曝光晶圆边缘外围的空隙空间，从而可以有利于限制在对应该位置的待曝光晶圆边缘产生的气泡的大小，即，可以减小该位置形成气泡的直径，从而可以防止气泡进入到所述浸润液流场中，进而防止气泡进入所述浸润液流场后对曝光质量产生的影响。
需要说明的是，对所述待曝光晶圆201进行曝光的过程中：所述浸润液流场203经过所述待曝光晶圆201的边缘时形成的气泡的稳定速率包括：
其中，k为所述浸润液流场的阻力系数，ρ液为所述浸润液流场的液体密度，ρ气为形成的所述气泡中气体的密度，r为所述气泡的半径，g为重力加速度。其中，考虑浸润液液体(如水)的阻力产生的负加速度的影响，阻力f正比于产生的气泡的半径r的平方，正比于气泡向上运动的速度v的平方，即f＝kr2v2，从而f＝k r2v2＝ma＝ρ气Va＝ρ气(4π/3)r3a，其中，m为气泡的质量，V为气泡的体积，从而基于上式可以得出，a＝3kv2/(4πρ气r)，可知，阻力跟r2成正比，而体积跟r3成正比，由于这相差的1次方，导致了r大的时候，这个负加速度的绝对值反而小，当达到稳定最大值时，阻力＝浮力-重力，于是，f＝ρ液gV-mg，从而得出稳定时的速度
气泡的最后的稳定速度，跟气泡半径是成正比的，半径越大的最后能达到的速度越大，因此，可以通过减小气泡半径，实现所述待曝光晶圆201的边缘外围位置产生的气泡上升速度变小，延长气泡上升时间。在晶圆移动曝光过程，阻止气泡进入曝光光路，改善了气泡导致的曝光缺陷。另外，气泡大小在水中上升速度分布图如10所示，气泡在水中上升速度在气泡直径1000um以下，直径小上升速度慢。
作为示例，所述边缘限液装置204包括边缘环，所述边缘环的圆心与所述待曝光晶圆201的圆心相重合。
具体的，在一示例中，所述边缘限液装置204可以为一环状结构，连续地环绕在所述待曝光晶圆201的外围，其中，所述待曝光晶圆的外缘、环状结构的所述边缘环的内侧以及所述晶圆载台200的上表面形成一环形凹槽结构，所述浸润液流场203中的浸润液经过对应位置的所述待曝光晶圆的边缘时会进入所述环形凹槽结构内，采用所述边缘环的设置，可以在所述待曝光晶圆的边缘位置曝光时，所述浸润液流场203在所述待曝光晶圆的边缘外围位置产生的气泡体积变小，减缓气泡上升速度，延长上升时间，使得所述待曝光晶圆的边缘位置完成曝光时，所述气泡还没有进入曝光光路中，有利于提高曝光质量。
作为示例，所述边缘环的外径大于对应位置上所述浸润液流场203的外缘，所述边缘环的内半径与所述待曝光晶圆201的半径的差值小于所述待曝光晶圆201的高度。
具体的，当所述边缘限液装置204选择为环状结构的所述边缘环时，在一示例中，设置所述边缘环的外径大于对应位置上所述浸润液流场203的外缘，也就是说，相对于所述待曝光晶圆201，曝光过程中，所述边缘环远离所述待曝光晶圆的一侧要远于所述浸润液流场的液体所延伸的最外侧，如图7所示，所述边缘环的外缘相对于所述待曝光晶圆远离所述浸润液流场边缘一预设距离p，另外，在一示例中，所述预设距离p大于所述“气刀(airknife)”沿所述待曝光晶圆表面方向的宽度，以有利于所述“气刀(air knife)”对所述浸润液流场203的稳定维持。
另外，在一示例中，所述边缘环的内半径与所述待曝光晶圆201的半径的差值，也就图7中的间隙s，小于所述待曝光晶圆的高度，其中，所述边缘环的内半径指的是所述边缘环的内侧边缘在晶圆载台所在的表面上的投影构成的圆的半径，此时，所述间隙s小于所述待曝光晶圆的高度，从而使得所述待曝光晶圆的边缘难以产生直径近似等于所述待曝光晶圆高度的气泡，即，此时在所述待曝光晶圆边缘产生的气泡直径小于所述待曝光晶圆的高度，有利于减小气泡大小，也就是说，如图8所示，可能形成图8中大小的气泡，所述边缘限液装置204的上述设置可以减小可能形成的气泡的大小。
作为示例，所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆在沿所述待曝光晶圆的半径方向上形成间隙，所述间隙小于0.8mm；
作为示例，所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆的高度概呈相同。
具体的，在一示例中，所述边缘限液装置204位于所述待曝光晶圆201的外围，并与所述待曝光晶圆201的外缘之间具有间距，即沿所述待曝光晶圆的半径方向上，所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆的外缘之间形成一间隙，在一示例中，所述间隙小于0.8mm，从而可以进一步保证所述边缘限液装置对对应位置所述待曝光晶圆边缘产生的气泡大小的限制，在一优选示例中，所述间隙小于0.6mm，从而小于一般晶圆的高度，限制了气泡的大小。另外，在另一示例中，所述边缘限液装置204的高度优选与所述待曝光晶圆的高度概呈相同，从而可以在保证液体限制的基础上防止在所述边缘限液装置边缘产生不利于曝光的气泡。在一示例中，所述边缘限液装置的高度介于0.75mm-0.8mm之间。另外，当所述边缘限液装置选择为环状结构的所述边缘环时，在一示例中，所述边缘环的内径介于300mm-301.6mm之间，可以适用于12寸待曝光晶圆，所述边缘环的高度介于0.75mm-0.8mm之间，本示例中选择为0.78mm，所述边缘环的外径大于浸润式曝光机在扫描时水移动的范围。
作为示例，所述边缘限液装置204的材质包括防水材质，所述防水材质包括高分子聚合物及金属镀疏水性薄膜中的任意一种，其中，所述高分子聚合物包括特氟龙、聚乙烯以及聚四氟乙烯中的至少一种，所述疏水性薄膜包括含氟薄膜。
具体的，在该示例中，提供一种所述边缘限液装置204的构成材料，所述边缘限液装置204的材质可以是防水材质，不与所述浸润液流场中的液体发生反应，且不对曝光工艺产生污染，当所述防水材质选择为所述金属镀疏水材料时，可以是金属铜外面镀一层含氟薄膜。
作为示例，所述浸润式曝光机装置还包括抽排装置(图中未示出)，所述抽排装置设置于所述晶圆载台200上，所述抽排装置将所述待曝光晶圆201与所述边缘限液装置204之间残留的所述浸润液流场的液体排出。
具体的，在一示例中，还设置一抽排装置，所述抽排装置可以包括一抽排管路，所述抽排管路的一端设置在所述待曝光晶圆与所述边缘限液装置之间的区域中，用于将该位置的浸润液流场经过后剩余的液体抽走，在本发明的方案中，该部分剩余液体中可能存在大部分产生气泡，增设一个抽排装置将该部分剩余液体抽走，从而可以防止这部分液体中的气泡再次回到所述浸润液流场中，而导致对曝光质量产生影响。
另外，如图9-11所示，并参考图4-7，本发明还提供一种改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，其中，所述曝光方法优选采用本发明提供的曝光机装置进行曝光，所述曝光方法包括如下步骤：
1)提供晶圆载台，在所述晶圆载台上设置边缘限液装置；
2)将待曝光晶圆置于所述晶圆载台上，其中，所述边缘限液装置位于所述待曝光晶圆的外围，并与所述待曝光晶圆的外缘之间具有间距；
3)通过浸润液形成装置形成浸润液流场，其中，所述浸润液形成装置设置于所述待曝光晶圆的上方；以及
4)控制所述晶圆载台带动所述待曝光晶圆及所述边缘限液装置进行移动，以使得曝光光源经由所述浸润液流场实现对所述待曝光晶圆的曝光。
下面将结合附图详细说明本发明提供的改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法。
首先，如图9中的S1及图6和图7所示，进行步骤1)，提供晶圆载台200，在所述晶圆载台上设置边缘限液装置204。
接着，如图9中的S2及图6和图7所示，进行步骤2)，将待曝光晶圆201置于所述晶圆载台200上，其中，所述边缘限液装置204位于所述待曝光晶圆201的外围，并与所述待曝光晶圆201的外缘之间具有间距。
具体的，提供晶圆载台200，并在所述晶圆载台上设置边缘限液装置204，或提供设置好所述边缘限液装置204的晶圆载台，其中，所述边缘限液装置204设置于所述晶圆载台200上，如可以是以固定安装的方式固定在所述晶圆载台上，也可以可拆卸地安装在所述晶圆载台上，其中，在所述晶圆载台200带动所述待曝光晶圆201移动的过程中，当所述待曝光晶圆201的边缘位置经过所述浸润液流程203时，所述边缘限液装置204将所述待曝光晶圆201边缘的所述浸润液流场203的液体部分限制在所述待曝光晶圆与所述限液装置之间，如图4中的虚线框所示，其中，所述边缘限液装置204的形状及结构等可依据实际需求设置，只要所述边缘限液装置相对于所述待曝光晶圆边缘的一侧具有一定面积，限制了待曝光晶圆边缘的液体空间，从而可以与所述待曝光晶圆边缘以及所述浸润液流场203的液体部分形成一个较小的气体空间即可，可以有利于限制在对应该位置的待曝光晶圆边缘产生的气泡的大小，即，可以减小该位置形成气泡的直径，从而可以防止气泡进入到所述浸润液流场中的曝光光路中，进而防止气泡对曝光质量产生的不利影响。
作为示例，所述边缘限液装置204包括边缘环，所述边缘环的圆心与所述待曝光晶圆201的圆心相重合。
具体的，在一示例中，所述边缘限液装置204可以为一环状结构，连续地环绕在所述待曝光晶圆201的外围，其中，所述待曝光晶圆的外缘、环状结构的所述边缘环的内侧以及所述晶圆载台200的上表面形成一环形凹槽结构，所述浸润液流场203中的浸润液经过对应位置的所述待曝光晶圆的边缘时会进入所述环形凹槽结构内，采用所述边缘环的设置，可以限制待曝光晶圆边缘外围区域中浸润液中形成的气泡的体积，从而进一步有利于气泡上升速度的减小，延长气泡的上升时间，在曝光晶圆边缘位置的过程中，防止气泡进入曝光光路中，有利于提高曝光质量。
作为示例，所述边缘环的外径大于对应位置上所述浸润液流场的外缘，所述边缘环的内半径与所述待曝光晶圆的半径的差值小于所述待曝光晶圆的高度。
具体的，当所述边缘限液装置204选择为环状结构的所述边缘环时，在一示例中，设置所述边缘环的外径大于对应位置上所述浸润液流场203的外缘，也就是说，相对于所述待曝光晶圆201，曝光过程中，所述边缘环远离所述待曝光晶圆的一侧要远于所述浸润液流场的液体所延伸的最外侧，如图7所示，所述边缘环的外缘相对于所述待曝光晶圆远离所述浸润液流场边缘一预设距离p，另外，在一示例中，所述预设距离p大于所述“气刀(airknife)”沿所述待曝光晶圆表面方向的宽度，以有利于所述“气刀(air knife)”对所述浸润液流场203的稳定维持。
另外，在一示例中，所述边缘环的内半径与所述待曝光晶圆201的半径的差值，也就图7中的间隙s，小于所述待曝光晶圆的高度，此时，所述间隙s小于所述待曝光晶圆的高度，从而使得所述待曝光晶圆的边缘难以产生直径近似等于所述待曝光晶圆高度的气泡，即，此时在所述待曝光晶圆边缘产生的气泡直径小于所述待曝光晶圆的高度，有利于减小气泡大小，也就是说，如图8所示，可能形成图8中大小的气泡，所述边缘限液装置204的上述设置可以减小可能形成的气泡的大小。
作为示例，所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆在沿所述待曝光晶圆的半径方向上形成间隙，所述间隙小于0.8mm；
作为示例，所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆的高度概呈相同。
具体的，在一示例中，所述边缘限液装置204位于所述待曝光晶圆201的外围，并与所述待曝光晶圆201的外缘之间具有间距，即沿所述待曝光晶圆的半径方向上，所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆的外缘之间形成一间隙，在一示例中，所述间隙小于0.8mm，从而可以进一步保证所述边缘限液装置对对应位置所述待曝光晶圆边缘产生的气泡大小的限制，在一优选示例中，所述间隙小于0.6mm，从而小于一般晶圆的高度，限制了气泡的大小。另外，在另一示例中，所述边缘限液装置204的高度优选与所述待曝光晶圆的高度概呈相同，从而可以在保证液体限制的基础上防止在所述边缘限液装置边缘产生不利于曝光的气泡。在一示例中，所述边缘限液装置的高度介于0.75mm-0.8mm之间。另外，当所述边缘限液装置选择为环状结构的所述边缘环时，在一示例中，所述边缘环的内径介于300mm-301.6mm之间，可以适用于12寸待曝光晶圆，所述边缘环的高度介于0.75mm-0.8mm之间，本示例中选择为0.78mm，所述边缘环的外径大于浸润式曝光机在扫描时水移动的范围。
接着，如图9中的S3及图4-7所示，进行步骤3)，通过浸润液形成装置202形成浸润液流场203，其中，所述浸润液形成装置202设置于所述待曝光晶圆201的上方。
具体的，所述浸润液形成装置202可以形成浸润液流场203，如根据所述晶圆载台200的运动状态，在曝光物镜(如透镜205)视场范围内，提供一个稳定的浸润液流场203，同时保证所述浸润液流场203与外界的密封，保证浸润液不泄漏。所述浸润液形成装置202，其形成于所述待曝光晶圆201的上方，可以与所述待曝光晶圆的上表面之间具有一定的距离，该距离处形成部分所述浸润液场203，所述浸润液流场可以直接接触所述待曝光晶圆的上表面，另外，该距离大小的选择可以依据实际需求设定。在一示例中，所述待曝光晶圆201包括待处理晶圆201a和形成于所述待处理晶圆表面的光刻胶201b，在曝光过程中，如图5所示，光路经由透镜205、浸润液流场203、光刻胶201b以及待处理晶圆201a，将掩膜板上的图形转移至所述光刻胶201b上。
最后，如图9中的S4及图4-7所示，进行步骤4)，控制所述晶圆载台200带动所述待曝光晶圆201及所述边缘限液装置204进行移动，以使得曝光光源经由所述浸润液流场203实现对所述待曝光晶圆201的曝光。
作为示例，步骤4)中，对所述待曝光晶圆进行曝光的过程中：所述晶圆载台200带动所述待曝光晶圆201及所述边缘限流装置204进行移动的方式包括扫描式移动或步进式移动，在进行所述移动的过程中，所述待曝光晶圆的不同预设曝光区域依次经由所述浸润液流场实现所述待曝光晶圆的曝光。
具体的，在一示例中，在曝光过程中，所述晶圆载台200带动所述待曝光晶圆及所述边缘限流装置进行移动的方式包括扫描式移动或步进式移动，也就是说，所述浸润液形成装置202固定设置，所述晶圆载台200带动所述待曝光晶圆进行移动，使得所述需要曝光的预设曝光区域相对于所述浸润液流场进行扫描式移动的方式或者是步进式移动的方式。
作为示例，所述晶圆载台200带动所述待曝光晶圆201及所述边缘限流装置204进行移动的方式包括：自所述待曝光晶圆201的一端点沿蛇形形状移动所述待曝光晶圆201，以实现所述待曝光晶圆201上预设曝光区域的曝光。
具体的，在一示例中，如图11所示，所述晶圆载台200带动所述待曝光晶圆201进行扫描式的移动方式，在本示例中，采用沿一蛇形形状进行移动，如将所述待曝光晶圆大致分为9个区域，自所述待曝光晶圆的左下侧开始移动所述待曝光晶圆，依次扫描1至9这9个区域，进行所述待曝光晶圆的曝光工艺。
作为示例，对所述待曝光晶圆201进行曝光的过程中：所述浸润液流场203经过所述待曝光晶圆201的边缘形成的气泡的稳定速率包括：
其中，k为所述浸润液流场的阻力系数，ρ液为所述浸润液流场的液体密度，ρ气为形成的所述气泡中气体的密度，r为所述气泡的半径，g为重力加速度。
具体的，所述待处理晶圆201与所述边缘限液装置204之间的浸润液流场203经过时形成的气泡的稳定速率为：
其中，考虑浸润液液体(如水)的阻力产生的负加速度的影响，阻力f正比于产生的气泡的半径r的平方，正比于气泡向上运动的速度v的平方，即f＝kr2v2，从而f＝k r2v2＝ma＝ρ气Va＝ρ气(4π/3)r3a，其中，m为气泡的质量，V为气泡的体积，从而基于上式可以得出，a＝3kv2/(4πρ气r)，可知，阻力跟r2成正比，而体积跟r3成正比，由于这相差的1次方，导致了r大的时候，这个负加速度的绝对值反而小，当达到稳定最大值时，阻力＝浮力-重力，于是，f＝ρ液gV-mg，从而得出稳定时的速度
气泡的最后的稳定速度，跟气泡半径是成正比的，半径越大的最后能达到的速度越大，因此，可以通过减小气泡半径，实现所述待曝光晶圆201的边缘外围位置产生的气泡上升速度变小，延长气泡上升时间。在晶圆移动曝光过程，阻止气泡进入曝光光路，改善了气泡导致的曝光缺陷。另外，气泡大小在水中上升速度分布图如10所示，气泡在水中上升速度在气泡直径1000um以下，直径小上升速度慢。
作为示例，所述曝光方法还包括对残留在所述待曝光晶圆201与所述边缘限液装置204之间的所述浸润液流场的液体进行抽排的步骤。
具体的，本发明还包括在浸润液流场经过所述待曝光晶圆的边缘后，将剩余的液体抽走的步骤，如可以采用一设置在所述晶圆载台上的抽排装置进行，所述抽排装置可以包括一抽排管路，所述抽排管路的一端设置在所述待曝光晶圆与所述边缘限液装置之间的区域中，用于将该位置的浸润液流场经过后剩余的液体抽走，在本发明的方案中，该部分剩余液体中可能存在大部分产生气泡，增设一个抽排装置将该部分剩余液体抽走，从而可以防止这部分液体中的气泡再次回到所述浸润液流场中，而导致对曝光质量产生影响。
综上所述，本发明提供一种浸润式曝光机装置以及改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，所述浸润式曝光机装置包括：晶圆载台，用于承载待曝光晶圆；浸润液形成装置，设置于所述待曝光晶圆上方，用于形成浸润液流场，其中，曝光光源经由所述浸润液流场实现对所述待曝光晶圆的曝光；以及边缘限液装置，设置于所述晶圆载台上，且所述边缘限液装置位于所述待曝光晶圆的外围，并与所述待曝光晶圆的外缘之间具有间距。通过上述方案，本发明通过浸润液限流装置的设置，改善了待曝光晶圆周围的环境，从而减小了晶圆边缘的空隙，减小的形成气泡的大小，进而减小气泡上升的速度，从而使得晶圆在曝光的过程中，气泡不会被水流带走，防止气泡对待曝光晶圆曝光质量的影响。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种浸润式曝光机装置，其特征在于，所述浸润式曝光机装置包括：
晶圆载台，用于承载待曝光晶圆；
浸润液形成装置，设置于所述待曝光晶圆上方，用于形成浸润液流场，其中，曝光光源经由所述浸润液流场实现对所述待曝光晶圆的曝光；以及
边缘限液装置，设置于所述晶圆载台上，且所述边缘限液装置位于所述待曝光晶圆的外围，并与所述待曝光晶圆的外缘之间具有间距。
2.根据权利要求1所述的浸润式曝光机装置，其特征在于，所述边缘限液装置包括边缘环，所述边缘环的圆心与所述待曝光晶圆的圆心相重合。
3.根据权利要求2所述的浸润式曝光机装置，其特征在于，所述边缘环的外径大于对应位置上所述浸润液流场的外缘，所述边缘环的内半径与所述待曝光晶圆的半径的差值小于所述待曝光晶圆的高度。
4.根据权利要求1所述的浸润式曝光机装置，其特征在于，所述边缘限液装置的高度与所述待曝光晶圆的高度概呈相同；所述边缘限液装置与所述待曝光晶圆在沿所述待曝光晶圆的半径方向上形成间隙，所述间隙小于0.8mm。
5.根据权利要求1所述的浸润式曝光机装置，其特征在于，所述边缘限液装置的材质包括防水材质，所述防水材质包括高分子聚合物及金属镀疏水性薄膜中的任意一种，其中，所述高分子聚合物包括特氟龙、聚乙烯以及聚四氟乙烯中的至少一种，所述疏水性薄膜包括含氟薄膜。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的浸润式曝光机装置，其特征在于，所述浸润式曝光机装置还包括抽排装置，所述抽排装置设置于所述晶圆载台上，其中，所述抽排装置将所述待曝光晶圆与所述边缘限液装置之间残留的所述浸润液流场的液体排出。
7.一种改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)提供晶圆载台，在所述晶圆载台上设置边缘限液装置；
2)将待曝光晶圆置于所述晶圆载台上，其中，所述边缘限液装置位于所述待曝光晶圆的外围，并与所述待曝光晶圆的外缘之间具有间距；
3)通过浸润液形成装置形成浸润液流场，其中，所述浸润液形成装置设置于所述待曝光晶圆的上方；以及
4)控制所述晶圆载台带动所述待曝光晶圆及所述边缘限液装置进行移动，以使得曝光光源经由所述浸润液流场实现对所述待曝光晶圆的曝光。
8.根据权利要求7所述的改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，其特征在于，步骤1)中，所述边缘限液装置包括边缘环，所述边缘环的圆心与所述待曝光晶圆的圆心相重合；所述边缘环的外径大于对应位置上所述浸润液流场的外缘，所述边缘环的内半径与所述待曝光晶圆的半径的差值小于所述待曝光晶圆的高度。
9.根据权利要求7所述的改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，其特征在于，步骤4)中，对所述待曝光晶圆进行曝光的过程中：所述晶圆载台带动所述待曝光晶圆及所述边缘限流装置进行移动的方式包括扫描式移动或步进式移动，在进行所述移动的过程中，所述待曝光晶圆的不同预设曝光区域依次经由所述浸润液流场实现曝光。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的改善气泡缺陷的浸润式曝光机装置的曝光方法，其特征在于，所述曝光方法还包括对残留在所述待曝光晶圆与所述边缘限液装置之间的所述浸润液流场的液体进行抽排的步骤。
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