CN1606128A - 半导体制造装置及利用这种装置形成图案的方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体制造装置，其包括：一个曝光部，该曝光部设置在一个腔体内，其用于对位于保护薄膜上的设计图案进行曝光，其中保护薄膜涂敷在一个晶片上；和一个液体回收部，该部用于将浸渍光刻技术所用的液体进送到晶片上，以在曝光过程中增加曝光光线的数值孔径，同时使液体循环流动。该液体回收部包括：一个液体供给部，该部用于将液体进送到晶片的保护薄膜上；一个液体排放部，该部用于排放和回收位于晶片上方的液体；和一个杂质清除部，该部用于容纳液体并将液体中所含的杂质清除掉。

Description

半导体制造装置及利用这种装置形成图案的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造工艺中的半导体制造装置、半导体制造装置、及利用这种半导体制造装置形成图案的方法。

背景技术

随着半导体集成电路之集成度的不断提高和半导体部件之体积的不断缩小，就需要加快研发光刻技术。目前，图案成形是通过光刻法利用水银灯、KrF准分子激光器、ArF准分子激光器或类似部件的曝光光线完成的，而且还利用能够以较短波长进行照射的F₂激光器进行检验。但是，由于在曝光系统和电阻材料中还存在大量问题，因此利用较短波长的曝光光线进行光刻的光刻法一直没有被实际采用。

在这些条件下，近年来，有人提出了采用传统曝光光线的浸渍光刻法，以对图案进行进一步的加工(例如，见M.Switkes和M.Rothschild的“Immersion lithography at 157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，第B19卷，第2353页(2001))。

在该浸渍光刻法中，在曝光系统内，一个介于一投影透镜和一个设置在晶片上的保护薄膜之间的区域充满了一种折射率为n(其中n＞1)的液体，因此，该曝光系统的NA(数值孔径)就为n·NA。这样，就可以提高该保护薄膜的分辨率。

在一种传统的浸渍型曝光系统中，被充在介于曝光部和晶片表面之间的部分内的浸渍液体可通过两种方法之一来供给，例如如图7A和7B所示的方法。图7A所示的曝光系统采用了所谓的滴注法，液体250被局部进送到一个介于晶片200和曝光部101之间的部分部内，从而将与至少一个曝光范围相对应的晶片表面部覆盖起来，其中晶片200被放置在一个平台上。具体而言，在进行曝光时，液体250由一个液体供给部110进送到恰好位于一个曝光范围前方的晶片200之表面上，此后，在平台100移向下一范围内之前，液体250通过一个液体排放部112被排出。这样，液体250的进送和排放就能够随着晶片200与平台100沿扫描方向的滑动而对应于每个曝光范围反复进行。

另一方面，在图7B所示的曝光系统中，采用了一种所谓的汇集方法，一个放置在平台100上的晶片200被浸入一个容纳有液体250的处理槽120中，这样，就可以对被液体250所覆盖的整个晶片表面进行曝光。此外，当平台100向位于一个曝光范围后方的另一曝光范围移动时，曝光部101就会在液体250的液面水平滑动。

在采用浸渍式光刻法的传统曝光系统中，曝光后，无论采用何种方法来进送液体250，设置在晶片200和曝光部101之间的液体250都要被清除掉。具体而言，在采用图7A所示的滴注方法的曝光系统中，由于在每个曝光范围内液体250都要被快速地进送和排出，因此就需要消耗大量的液体250。

而且，即使利用图7B所示之汇集法的曝光系统被采用，在为了每天在几百个晶片200上执行图形曝光而进行规模化生产过程中，也要周期性地更换液体250，这样也会消耗大量的液体250。

发明内容

本发明的目的在于通过利用浸渍光刻法而以低成本执行图形成形工序来解决上述问题。

如上所述，大量的液体被消耗掉，因此导致曝光成本增加。此外，在排放液体前，需要对液体进行废液处理，这样就会使半导体的整体加工成本增加。

为实现上述目的，在一种采用浸渍光刻法的半导体制造装置和一种利用根据本发明之半导体制造装置的图形成形方法中，存在于保护薄膜和曝光部(投影透镜)之间的液体可被反复使用。

具体而言，本发明的图形成形方法包括下述步骤：在一个基片上加工出一个保护薄膜；借助于保护薄膜上的液体通过利用曝光光线对保护薄膜进行有选择地辐射来进行图形曝光；在图形曝光后，通过使保护薄膜显影的方式形成一个抗蚀图形，而且在图形曝光步骤中所用的液体要反复使用。

在本发明的图形成形方法中，反复使用的液体被用作将在图形曝光步骤中进送到保护薄膜和曝光部之间的液体，因此就可以防止曝光成本的增加。

在本发明的图形成形方法中，液体尤其在图形成形的步骤中被反复使用。

在本发明的图形成形方法中，在完成图形曝光步骤后，尤其对液体进行回收并在下次图形曝光时重复使用。

在本发明的图形成形方法中，图形曝光的步骤尤其包括一个将混在液体中的杂质除掉的工序。这样，即使当已经在曝光步骤中使用过的液体被反复使用时，来自半导体制造装置或保护薄膜的杂质及在曝光过程中混入液体中的杂质也能够被清除掉。因此，通过去除杂质，就可以使被重复利用的液体达到基本与新鲜液体相同的纯度。因此，即使当利用这种回收液体执行曝光步骤时，保护薄膜仍然能够精确成形。

本发明的图形成形方法尤其还包括一个将混入回收液体中的杂质除掉的步骤。

本发明的图形成形方法尤其还包括：在图形曝光步骤之前或之后，除掉混入液体中的杂质的步骤。

在这种情况下，液体尤其能够在去除杂质的步骤流过一个过滤器。此外，例如当将一个化学过滤器用作过滤器时，即使与液体相接触的碱性或酸性化学物质从保护薄膜进入液体内时，也能够将化学物质有效除去。另外，本发明的图形成形方法尤其还包括：在去除杂质的步骤之后，对包含在液体中的杂质成分或含量进行检测的步骤。

此外，本发明的图形成形方法尤其还包括：在执行完图形曝光步骤之后，将包含在液体中的气体除去的除气步骤。这样，包含在液体中的气体(气泡)就能够被除掉，因此，可以由包含在液体中的气泡所导致的曝光光线散射问题的出现。这样，就能够形成具有合适形状的图形。

本发明的半导体制造装置包括一个图形曝光部，该图形曝光部可利用存在于保护薄膜和曝光透镜之间的液体进行曝光，其中保护薄膜设置在一个基片上；一个液体供给部，该部与图形曝光部以下述方式连接在一起：使液体能够流向图形曝光部并将液体送向图形曝光部内；一个杂质去除部，该部以下述方式与图形曝光部相连接：能够使液体流向图形曝光部并将包含在液体中的杂质除掉，该杂质去除部以下述方式与液体供给部相连接：使液体能够流向液体供给部并将已经除去杂质的液体送回液体供给部。

在本发明的半导体制造装置中，由于浸渍液体可以循环使用，因此可将已经除掉杂质的液体送向液体供给部，这样就可以防止利用浸渍液体进行曝光的成本升高。此外，由于设置了杂质去除部，因此循环使用的液体其纯度基本与新鲜液体的纯度相同。因此，即使当利用这种循环液体进行曝光时，保护薄膜仍然能够精确地形成图案。

本发明的半导体制造装置尤其还包括一个设置在杂质去除部和液体供给部之间的液体检测部，其用于对包含在将被输送到液体供给部内的液体中的杂质成分或含量进行检测。

本发明的半导体制造装置尤其还包括一个第一控制部，其用于对从图形曝光部输送到杂质去除部内的液体量进行控制。

在本发明的半导体制造装置中，液体供给部尤其包括一个用于向液体中加入添加剂的添加部；和一个混合部，其用于向图形曝光部进送新鲜液体，已经除掉了杂质的液体或者已经对所含添加剂作过调节的液体。

在这种情况下，该半导体制造装置尤其还包括一个第二控制部，该部用于控制由添加部加入到位于混合部内的液体中的添加剂的数量。

本发明的半导体制造装置尤其还包括一个脱气部，该脱气部设置在液体供给部和图形曝光部之间并用于除去包含在被进送到图形曝光部内的液体中的气体。

在本发明的半导体制造装置中，杂质去除部尤其包括一个用于将包含在液体中的杂质去除的过滤器。

从本发明的半导体制造装置中除去的杂质尤其为颗粒或化学物质。

在这种情况下，需要除去的化学物质为胺、酸或低分子量聚合物。

本发明的半导体制造装置尤其还包括一个第三控制部，该部用于通过一个设置在图形曝光部和杂质去除部之间的第一监视器对液体的量进行控制。

本发明的半导体制造装置尤其还包括一个第四控制部，该部用于通过一个设置在混合部内的第二监视器对加入到混合部内的添加剂量和新鲜液体量进行控制。

在本发明的图形成形方法和半导体制造装置中，液体可以是水或全氟聚醚(perfluoropolyether)。

在本发明的图形成形方法和曝光系统中，曝光光线可以是KrF准分子激光器、ArF准分子激光器、F₂激光器、KrAr激光器或Ar₂激光器。

附图说明

图1A和1B为根据本发明的实施例1用于图形成形方法中的半导体制造装置，其中该图形成形方法采用浸渍光刻技术，具体而言，图1A为半导体制造装置之主要部分部的剖视图，而图1B则为该半导体制造装置的液体回收部的透视图；

图2为根据本发明实施例1之改型结构的半导体制造装置的主要部分部的剖视图；

图3A、3B、3C和3D为剖视图，图中示出了在如实施例1所述的图形成形方法中包括第一曝光步骤的工序；

图4A、4B和4C为剖视图，图中示出了在如实施例1所述的图形成形方法中包括第二曝光步骤的工序；

图5为用于本发明实施例2所述的浸渍光刻法中的半导体制造装置的方框图；

图6A为实施例2中的半导体制造装置的液体供给部的方框图，图6B为实施例2的半导体制造装置的液体回收部的方框图；

图7A为被应用在采用滴注法的传统浸渍光刻技术中的半导体制造装置之主要部分部的剖视图，图7B为被应用在采用汇集法的传统浸渍光刻技术中的半导体制造装置之主要部分部的剖视图。

具体实施方式

实施例1

下面将参照附图对本发明的实施例1加以说明。

(半导体制造装置)

图1A和1B示出了根据本发明的实施例1用于执行采用浸渍光刻技术的图形成形方法的半导体制造装置，具体而言，图1A为半导体制造装置之主要部分部的剖视图，图1B为该半导体制造装置的液体回收部的透视图。

如图1A所示，实施例1的半导体制造装置包括：一个曝光部30，该部设置在一个腔体10内并用于在一个被涂敷到晶片20上的保护薄膜(未示出)上通过曝光形成一个设计图案；一个液体回收部40，该部将用于浸渍光刻技术中并用于提高曝光光线之数值孔径的液体在曝光过程中进送到晶片20上，同时使液体23循环流动。

该曝光部30由一个用于对晶片20进行支撑的晶片平台31、一个用于固定该晶片平台31的平板32、一个设置在晶片20的上方并在晶片平台31的对侧包括有一个曝光光源的照明系统33和一个投影透镜34构成，其中该投影透镜用于通过液体23将由照明系统33发出并穿过一个具有设计图案的掩膜(标线片)22的曝光光线投射到保护薄膜上，其中设计图案将被转印到保护薄膜上。

在这种情况下，投影透镜34在曝光过程中被保持在能够与进送到晶片20之保护薄膜上的液体23之表面相接触的位置上。

液体回收部40由一个用于将液体23进送到晶片20之保护薄膜上的液体供给部41、一个用于在曝光后将进送到保护薄膜上的液体23排出并进行回收的液体排放部42和一个用于容纳被回收的液体23并将包含在已回收液体23中的杂质除掉的杂质去除部43构成，如图1A和1B所示。

尽管在附图中没有示出，但是该杂质去除部43还设置有一个用于将液体23进送到晶片20上的进送泵和一个用于从晶片20的上方回收液体23的回收泵。

此外，由于包含在已回收液体23中的杂质不仅仅是颗粒，例如，还有从保护薄膜上冲洗下来的化学物质或类似物，因此该杂质去除部43还设置有一个能够将颗粒过滤出来的机械式过滤器(颗粒过滤器)431和一个能够将化学物质过滤出来的化学过滤器432。

化学物质例如可以是从保护薄膜及其周边部上冲洗下来的碱(例如胺、氨和六甲基二硅氮烷)和由包括在保护表面上的酸生成元素形成的酸(例如trifluoromethanesulfonic acid或nonafluorobutanesulfonicacid)、酸性物质(例如硫酸)和由保护薄膜生成的气体。

这样，该实施例的半导体制造装置就包括液体回收部40，该部将曾经用于浸渍光刻工艺中的液体23回收起来，而且不仅除去包含在已回收液体23中的颗粒，而且还要除去化学物质，例如在曝光过程中由保护薄膜上冲洗下来的气体。因此，就能够保持液体23(例如perfluoropolyether)的纯度，从而使液体23能够得以回收。这样，就可以在利用浸渍光刻技术的过程中防止曝光成本升高。

尽管机械式过滤器4431和化学过滤器432在该实施例中均被设置成用于去除杂质的过滤器，但也可以仅采取其中一种过滤器。但是，为了使液体23保持高纯度，尤其还是上述的两种过滤器。

(半导体制造装置的改型结构)

图2示出了根据实施例1的改型结构的半导体制造装置。在图2中，采用相同的附图标记表示与如图1A和1B所示的相同部件，因此省略了对这些相同部件的说明。

如图2所示，在这种改型后的半导体制造装置中，用于进送并回收在浸渍光刻工艺中所用液体23的液体回收部40设置在腔体10的外部。当该液体回收部40按照这种方式设置在腔体10的外部时，能够使腔体10内的清洁度保持更高。

(图形成形方法)

现在，将参照图3A至3D和4A至4C对采用上述半导体制造装置的图形成形方法加以说明。

首先，准备出一种具有下述组分的阳性化学增幅保护材料：

基础聚合物：poly(styrenehexafluoroisopropylalcohol)(40mol％)-(α-trifluoromethyl t-butylacrylate)(60mol％)…2g

酸生产元素：triphenylsulfonium triflate…0.08g

溶剂：propylene glycol monomethyl ether acetate…20g

接着，如图3A所示，将上述化学增幅保护材料涂覆到晶片20上，以形成一个厚度为0.20μm的保护薄膜21。

然后，如图3B所示，在将perfluoropolyether液体23A进送到保护薄膜21和投影透镜34之间时，利用由NA为0.60的F₂激光器发出并穿过一个掩膜(未示出)的曝光光线24对保护薄膜21进行照射的方式来进行图形曝光。

在图形曝光后，如图3C所示，用一个温度未100℃的热板对该保护薄膜21烘烤60秒钟，这样制成的保护薄膜可以用2.38wt％的tetramethylammonium hydroxide的水溶液(碱性显影剂)进行显影。这样，由保护薄膜21上的未曝光部构成且直线宽度为0.06μm的防腐蚀图形21a就会被加工成具有良好形状的结构，如图3D所示。

接着，例如通过图1B所示的液体排放部42将已经在曝光工序中使用过的液体23A回收到杂质去除部43内，在该杂质去除部43内，颗粒和从保护薄膜21上冲洗下来的化学物质就被除掉。

然后，如图4A所示，由液体供给部41流出的液体23B存在于投影透镜34和设置在另一晶片20的主表面上的保护薄膜21之间，接着，利用由数值孔径NA为0.60的F₂激光器发出并穿过一个掩膜(未示出)的曝光光线24对保护薄膜21进行照射的方式来进行图形曝光。

在该图形曝光工序后，如图4B所示，利用一个温度为100℃的热板对该保护薄膜21烘烤60秒钟，这样制成的保护薄膜可以用2.38wt％的tetramethylammonium hydroxide显影剂进行显影。这样，由保护薄膜21上的未曝光部构成且直线宽度为0.60μm的防腐蚀图形21a就会被加工成具有良好形状的结构，如图4C所示。

如上所述，根据实施例1，将杂质从在第一次曝光后被回收的液体23A中除去，以将形成的液体作为液体23B重新用于第二次曝光工序中。这样，当通过浸渍光刻法形成精细的图形时，就可以防止由于在浸渍光刻工艺中大量消耗液体而导致曝光成本增加问题的出现。

应该知道：从包括在照明系统33中的光源发出的曝光光线并非局限于该实施例中的F₂激光器，还可以适当方式采用KrF准分子激光器、Xe₂激光器、ArF准分子激光器和Ar₂激光器。

此外，对于用于浸渍光刻法中的液体23、23A和23B而言，还可以用perfluoropolyether来代替水。

实施例2

下面将对实施例2加以说明。

如图7B所示，在采用汇集法的传统曝光系统中，需要按照上述方式周期性地更换浸渍用液体250。这是因为沉积在晶片200上的保护薄膜在曝光过程中除了曝光部外的其它许多部分部一直与液体250相接触，而且液体250与保护薄膜之间的接触面积很大，接触时间也很长。

一般情况下，保护薄膜由多种材料的混合物制成，而且在曝光过程中，保护薄膜会生产酸。因此，即使当浸渍液体250很难使保护薄膜溶解，但也很难完全防止保护薄膜生成酸和防止包含在保护薄膜内的组分被冲入液体250中。换言之，当为对多个晶片200进行曝光而连续使用液体250时，液体250就会被混入其中的杂质所污染。当浸渍用液体250的纯度由于存在杂质而下降时，由曝光部101发出的曝光光线就会因存在杂质而产生散射或被杂质部吸收，这样，用于对晶片200的曝光部进行辐射的曝光工序就会发生巨大变化。这样，就难于精确完成图形曝光工序。

因此，在浸渍用液体250被循环使用的情况下，需要通过将包含在已回收液体250中的杂质和污染物去除的方式恢复液体250的初始纯度。

下面，将参照附图对根据本发明实施例2的半导体制造装置加以说明。

图5为根据本发明实施例2能够完成浸渍光刻工艺的半导体制造装置的方框图。

如图5所示，实施例2的半导体制造装置包括：一个图形曝光部51，该部用于在沉积于晶片上的保护薄膜上对所需图形进行曝光；一个液体供给部52，该部用于将存在于保护薄膜和投射透镜之间的液体进送到图形曝光部内；和一个液体回收部54，该部用于将在图形曝光工序中所用的液体进行回收并将其再次送向液体供给部52。

该半导体制造装置还包括：一个脱气部(除泡部)55，该部用于除去存在于液体供给部52和图形曝光部51之间的液体内的气泡；一个控制部56，该部用于对液体的进送量和回收量进行监控并用于监视和控制被回收到液体回收部54内的液体的纯度。图形曝光部51设置有一个第一排放口57，这样，就能够将曝光工序中所用的液体排出。

液体供给部52和液体回收部54的结构分别在图6A和6B中示出。

如图6A所示，液体供给部52包括一个液体混合部521和一个添加部552，该添加部用于向液体中加入能够对液体的光学和电学特性进行调节的添加剂。通过进送口58进送的浸渍用新鲜液体和在曝光工序中用过并由液体回收部54送出的液体被导入液体混合部521内，如果需要，还可以通过添加部522加入能够对液体的折射率或电阻率进行调节的组分，例如硫化铯(CsSO₄)或乙醇(C₂H₅OH)。

如图6B所示，液体回收部54包括：一个杂质去除部541，该部用于将混入从图形曝光部51内回收到的液体中的杂质除掉；和一个液体检测部542，该部用于对已经除去杂质的液体的纯度进行检测。该杂质去除部541设置有一个第二排放口59，其用于将根据液体检测部542的检测结果表明不适合于重新使用的液体排出。

现在，将对具有上述结构的半导体制造装置的操作进行说明。

(1)执行由进送口58向液体供给部52进送液体的操作：

首先，如图6A所示，高纯度的浸渍用液体例如水(纯水)或perfluoropolyether通过进送口58被导入液体供给部52的液体混合部521内，以将其临时存放在该部分部内。在不需要向液体中加入添加剂的情况下，高纯度的液体从进送口58经液体供给部52进送到图形曝光部51内。

在向液体中加入添加剂的情况下，可通过添加部522将适量的添加剂加入到已经存放在液体混合部521内的液体中。

此时，图5所示的控制部56通过设置在进送口58内的第一监视器M1对被导入液体混合部521内的(高纯度)浸渍用新鲜液体的量进行调节。该控制部56还通过设置在添加部522和液体混合部521之间的第二监视器M2对加入到位于液体混合部521内的液体中的添加剂量进行调节。

在向液体中加入添加剂的情况下，液体与液体混合部521中的添加剂均匀混合，接着，将按照上述方式形成的液体通过脱气部55送向图形曝光部51。

(2)从液体供给部52和脱气部55向图形曝光部51进送液体的操作：

如图5所示，从液体供给部52内送出的液体在被送入图形曝光部51之前流过脱气部55。该脱气部55将送向液体供给部52的液体中所含的气泡除掉。这样气泡可通过公知的方法而得以去除，例如通过气-液分离方法，氮溶解法和气-液分离薄膜法。应该知道：脱气部55不是始终必需，但推荐设置，以用于将在曝光过程中由液体中产生或混入液体内的气泡除掉。

在采用浸渍光刻即使的曝光工艺中，如果浸渍用液体包括了大量的气泡，那么曝光光线就会因气泡而散射。而且，由于这些气泡的折射率不同于液体的折射率，因此，液体在存在气泡的部分部和不存在气泡的部分部之间的光线折射率就会变化。这样，就会出现图形缺陷或类似问题。

因此，在曝光前，推荐对液体进行气泡检查，以尽可能将气泡从送向图形曝光部51的液体中除掉。但是，尽管很难将气泡从液体中清除，但可通过满足下述的给定基准点来防止因气泡而在曝光过程中出现问题：使每个气泡的大小(直径)为0.1μm或更大，气泡的数量约为每100毫升液体中含有约30个气泡或更少的气泡。

因此，在实施例2中，分别在脱气部55的入口和出口处设置了一个第三监视器M3和一个第四监视器M4，这样就能够在将液体进送到图形曝光部51内之前，例如通过采用激光扫描方法由控制部56借助于第三监视器M3来测定气泡的数量。在该实施例中，仅当气泡的大小和数量没有满足上述基准点的要求时，液体才会在脱气部55内受到脱气处理，以满足基准点的要求。

此后，在将浸渍用液体送向图形曝光部51内之前，例如通过采用激光扫描方法再次通过第四监视器M4对气泡的状态，例如气泡的大小和数量进行测定。当发现结果能够满足基准点的要求时，液体被送向图形曝光部51；而且，当发现没有满足基准点的要求时，液体能够再次流过脱气部55，以进一步除掉气泡。应该知道：由第三监视器M3和第四监视器M4获得的测定结构及对流速和液体流动方向的控制是根据控制部56的控制信号进行批处理的。

(3)由图形曝光部51向液体回收部54进送液体的操作：

如图5所示，图形曝光是在图形曝光部51内由浸渍用液体来完成的，而且如果需要，浸渍用液体可在脱气部55内进行脱气处理。

在图形曝光后，根据液体中所含杂质的数量，部分部液体会通过第一排放口57排出，而其余部分部则被回收到液体回收部54内。具体而言，通过设置在图形曝光部51的排放口上的第五监视器M5对曝光后包含在液体中的杂质量进行检测。当杂质量超过规定值时，液体通过第一排放口57排出，而杂质含量没有超过规定值的那部分部液体则被送向液体回收部54。控制部56对通过第五监视器M5获得的有关杂质含量的信息进行处理，以控制通过第一排放口57排出的液体量。就此而言，曝光后，当液体中所含杂质的数量低于规定值时，所有液体都被回收到液体回收部54内，而且无需通过第一排放口57排放液体。

对于采用浸渍光刻技术的曝光工序而言，可以采用滴注法和汇集法。而且，当采用汇集法时，在多个晶片曝光后，容纳在处理槽中的液体可能被全部回收到液体回收部54内，或者，容纳在处理槽中的液体可以一直通过图形曝光部51、液体回收部54和液体供给部52进行循环流动。

下面，将对液体回收部54的操作加以说明。

如图6B所示，首先在杂质清除部541内将已经被回收到液体回收部54内的浸渍用液体中所含的杂质除掉。具体而言，存在于曝光系统中的细粉尘颗粒、在曝光过程中由保护薄膜生成并溶解在液体中的气体、从保护薄膜上冲洗下来的基本组分(例如淬火剂)和低原子量聚合物(例如象胺这样的渗出物)和由酸生成剂生成的酸都将从回收的液体中清除出去。

为了清除杂质，例如可以采用一个网格大小约为0.1μm的过滤器来对微粒进行过滤。另外，还可以采用一个化学过滤器或柱状层析剂(例如硅胶)和活性炭或类似物的组合物对由保护薄膜和排出气体生成的污染物。

此后，已经除掉杂质的那部分部液体能够流过液体检测部542，以检测液体的纯度是否等于最初的纯度。

具体而言，就是要对浸渍用液体中所含的微粒量和其它杂质的量、液体的温度、液体的电阻率和折射率进行检测，这样就能够与通过进送口58送进的新鲜液体的对应值进行比较。例如，对于微粒的数量而言，利用微粒计数器可以确定粒度等于或大于0.1μm的颗粒之数量在每100ml的液体中等于或小于30。而且，还可以利用离子色谱法来测定由保护薄膜上冲洗下来的杂质量，这样就可以断定胺的含量等于或小于1μg/m³。就液体的温度而言，可以确定出：其温度等于室温(在15℃到35℃的范围内，例如可以为23℃)，更具体地说，该温度可以为室温±0.01℃。液体的导电率可以用电导计来测定，这样就可以确定出液体的导电率等于或小于0.06μS/cm。

在杂质清除部541和第二排放口59之间还设置有一个第六监视器M6和一个第七监视器M7。当根据对曝光工序中所用液体进行检测后的检测结果发现：液体的纯度没有充分复原，而且通过第六监视器M6可以断定：已经不能通过使液体再次流过杂质清除部541而使其纯度恢复到规定值时，这样的液体就要通过第二排放口59排出。

相反，当通过第六监视器M6确定该液体能够回收时，第七监视器M7就会对该液体进行检测，以判断出其纯度是否等于新鲜液体的纯度。就此而言，如果确定出液体的纯度不够，那么该液体就会再次回到杂质清除部541，从而在杂质清除部541内将杂质清除。控制部56接收来自第六监视器M6和第七监视器M7的杂质检测信息并对通过第二排放口59排出的液体量、被送回杂质清除部541内的液体量、将被进送到液体供给部52内的液体量等进行控制。

此后，在通过使液体在杂质清除部541和液体检测部542循环流动而断定液体的纯度已经达到等于新鲜液体的纯度时，纯度已经得到确认的液体就会从液体回收部54输送到液体供给部52内。

(4)将液体从液体回收部54送向液体供给部52内的操作：

如图5所示，通过一个设置在液体回收部54和液体供给部52之间的第八监视器M8对由液体回收部54输送到液体供给部52的浸渍用液体的量进行检测。由控制部56对由液体回收部54输送到液体供给部52内的液体量信息进行处理，以根据回收液体的量来确定出需要通过进送口58额外进送的新鲜液体量。此后，参照图6A，控制部56确定出需要额外添加的新鲜液体量、从液体回收部54送出的液体量和用于调节折射率等的添加剂量，以对需要进送到图形曝光部51的液体数量和质量进行控制。

如上所述，在实施例2中，液体回收部54与图形曝光部51按照下述方式连接在一起：使浸渍用液体能够流向该曝光部，而且能够将已经在曝光操作中使用过的液体回收起来并将回收液体中的杂质清除掉；该液体回收部54还与用于将浸渍用液体送向图形曝光部51的液体供给部52相连接。这样，已经在曝光操作中使用过的浸渍用液体就能够输送到液体供给部52内，以对其进行重复使用；这样就可以防止因使用液体而使半导体制造装置的成本增加。

此外，由于在液体回收部54内设置了杂质清除部541，因此需要回收的浸渍用液体其纯度基本与新鲜液体的纯度相等。这样，即使当将回收液体用于曝光操作中时，保护薄膜仍然能够形成令人满意的图形。

在实施例2中，浸渍用液体可通过点滴法和汇集法输送到晶片上。

尽管实施例2中的半导体制造装置包括八个监视器(第一到第八监视器M1-M8)，但是，这些监视器不是必需的，可以适当地设置一些监视器。

曝光光线的光源可以从F₂激光器、KrF准分子激光器、Xe₂激光器、ArF准分子激光器、KrAr激光器和Ar₂激光器F2激光器中选取。

这样，本发明就能够通过浸渍光刻技术低成本地加工出形状精确的精密图形，而且可在半导体加工工艺中被用作半导体制造装置和类似装置，另外，还可将本发明的半导体制造装置应用到图形成形方法中。

Claims (41)

1、一种图形成形方法，其包括下述步骤：

在一个基片上形成一个保护薄膜；

在所述保护薄膜上设置液体的状态下，利用曝光光线对所述保护薄膜进行有选择地照射，从而完成图形曝光；

在图形曝光后，使所述保护薄膜显影；

将在图形曝光工序中所用的所述液体回收起来。

2、根据权利要求1的图形成形方法，其特征在于：所述液体在执行图形曝光步骤中被回收。

3、根据权利要求1的图形成形方法，其特征在于：所述液体在下一个图形曝光步骤中被回收。

4、根据权利要求1的图形成形方法，其特征在于：所述回收步骤具有一个从液体中清除杂质的工序。

5、根据权利要求4的图形成形方法，其特征在于：所述液体在清除杂质的工序中从一个过滤器流过。

6、根据权利要求4的图形成形方法，还包括：在清除杂质的工序之后，至少对包含在所述液体中的所述杂质的成分和含量之一进行检测的步骤。

7、根据权利要求3的图形成形方法，还包括：在图形曝光步骤后，将混入所述已回收液体中的杂质清除掉的步骤。

8、根据权利要求7的图形成形方法，其特征在于：所述液体在清除杂质的步骤中流过过滤器。

9、根据权利要求7的图形成形方法，还包括：在清除杂质的步骤之后，至少对包含在所述液体中的所述杂质的成分和含量之一进行检测的步骤。

10、根据权利要求1的图形成形方法，还包括：在执行图形曝光步骤之前或之后，将混入所述液体中的杂质清除掉的步骤。

11、根据权利要求10的图形成形方法，其特征在于：所述液体在清除杂质的步骤之后流过一个过滤器。

12、根据权利要求10的图形成形方法，还包括：在清除杂质的步骤之后，至少对包含在所述液体中的所述杂质的成分和含量之一进行检测的步骤。

13、根据权利要求1的图形成形方法，还包括：在执行图形曝光步骤之后，将包含在所述液体中的气体除掉的脱气步骤。

14、根据权利要求1的图形成形方法，其特征在于：所述液体为水或perfluoropolyether。

15、根据权利要求1的图形成形方法，其特征在于：所述曝光光线为KrF准分子激光器、X₂激光器、ArF准分子激光器、F₂激光器、KrAr激光器或Ar₂激光器。

16、一种半导体制造装置，其包括：

一个将液体设置在一个保护薄膜和一个曝光透镜之间的单元，其中保护薄膜设置在一个基片上；

一个液体供给部，该部与所述单元相连接，以将所述液体送向所述单元；

一个回收单元，该回收单元与所述单元相连接，以接收来自所述单元的所述液体，并对所述液体进行净化；

其特征在于：所述回收单元与所述液体供给部相连接，以将所述净化后的液体进送给所述液体供给部。

17、根据权利要求16的半导体制造装置，还包括：一个检测单元，该检测单元设置在所述回收单元和所述液体供给部之间，并设置有一个分析器，其至少能够对由所述回收单元输出的所述净化液体中所含的杂质的数量和含量之一进行检测。

18、根据权利要求16的半导体制造装置，还包括：一个第一控制部，该部用于控制由回收单元送出的所述净化液体量进行控制，其中所述净化液体将被提供给液体供给部。

19、根据权利要求16的半导体制造装置，其特征在于：所述液体供给部包括：

一个添加单元，该添加单元用于向所述液体中加入添加剂；

一个混合单元，该单元用于将新鲜液体、已经除去杂质的所述净化液体或包含有所述添加剂的所述净化液体混合在一起。

20、根据权利要求19的半导体制造装置，还包括：一个第二控制部，该第二控制部设置有一个用于确定从所述添加单元加入到所述净化液体中的所述添加剂量的系统控制部件。

21、根据权利要求16的半导体制造装置，还包括：一个脱气部，该脱气部设置在所述液体供给部和所述图形曝光部之间并用于将需要进送到所述单元内的所述液体所含的气体清除掉。

22、根据权利要求16的半导体制造装置，其特征在于：所述杂质清除单元设置有一个用于将包含在所述液体中的杂质清除掉的过滤器。

23、根据权利要求16的半导体制造装置，其特征在于：所述杂质为颗粒或化学物质。

24、根据权利要求23的半导体制造装置，其特征在于：所述化学物质为胺、酸或低分子量的聚合物。

25、根据权利要求16的半导体制造装置，还包括：一个第三控制部，该部设置有一个能够通过第一监视器控制所述液体量的系统，其中第一监视器设置在所述图形曝光部和所述杂质清除单元之间。

26、根据权利要求19的半导体制造装置，还包括：一个第四控制部，该部设置有一个能够通过设置在所述混合单元内的第二监视器对加入所述混合单元内的添加剂量和所述新鲜液体量进行控制的系统。

27、根据权利要求16的半导体制造装置，其特征在于：所述液体为水或perfluoropolyether。

28、根据权利要求16的半导体制造装置，其特征在于：所述曝光部将KrF准分子激光器、X₂激光器、ArF准分子激光器、F₂激光器、KrAr激光器、Ar₂激光器或F2激光器用作曝光光线。

29、根据权利要求16的半导体制造装置，其特征在于：所述单元被安装在一个图形曝光部内。

30、一种半导体制造装置，其包括：

一个将液体设置在一个保护薄膜和一个曝光透镜之间的单元，其中保护薄膜设置在一个基片上；

一个液体供给部，该部与所述单元相连接，以为所述单元提供所述的液体；

一个脱气部，该部设置在所述液体供给部和所述单元之间，并能够将由所述液体供给部送出的液体中所含的气体除掉；

一个杂质清除单元，它与所述单元相连接，并能够将由所述单元流出的所述液体中所含的杂质清除掉；

其特征在于：所述杂质清除单元与所述液体供给部相连接，以将除去杂质后的液体送向所述液体供给部。

31、根据权利要求30的半导体制造装置，还包括：一个检测单元，该检测单元设置在所述杂质清除单元和所述液体供给部之间，并设置有一个分析器，其能够对由所述单元输出的所述液体中含有的杂质的数量和含量进行检测。

32、根据权利要求30的半导体制造装置，其特征在于：所述液体供给部包括

一个用于向所述液体中加入添加剂的添加单元；

一个混合单元，该单元用于将新鲜液体、已经除去杂质的所述液体或已经被调节过并含有所述添加剂的所述液体混合在一起。

33、根据权利要求30的半导体制造装置，其特征在于：所述杂质清除单元设置有一个用于将包含在所述液体中的所述杂质清除掉的过滤器。

34、根据权利要求30的半导体制造装置，还包括：一个第三控制部，该部设置有一个能够通过第一监视器控制所述液体量的系统，其中第一监视器设置在所述单元和所述杂质清除单元之间。

35、根据权利要求32的半导体制造装置，还包括：一个第四控制部，该部设置有一个能够通过设置在所述混合单元内的第二监视器至少对加入所述混合单元内的添加剂量和所述新鲜液体量之一进行控制的系统。

36、根据权利要求1的图形成形方法，其特征在于：由基片构成的保护薄膜在图形曝光过程中被完全浸没在液体中。

37、根据权利要求16的半导体制造装置，其特征在于：所述基片被完全浸没在曝光部内的液体中，其中该曝光部设置有一个曝光透镜。

38、根据权利要求30的半导体制造装置，其特征在于：所述基片被完全浸没在曝光部内的液体中，其中该曝光部设置有一个曝光透镜。

39、根据权利要求1的图形成形方法，其特征在于：在图形曝光过程中，所述液体仅被放置在保护层上。

40、根据权利要求16的半导体制造装置，其特征在于：所述液体在曝光部仅放置在保护层上，而且该曝光部设置有曝光透镜。

41、根据权利要求30的半导体制造装置，其特征在于：所述液体在曝光部仅放置在保护层上，而且该曝光部设置有曝光透镜。

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