[发明专利]用于光刻机浸没控制装置

说明书

技术领域

本发明是涉及一种用于光刻机浸没控制装置。

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并曝光到涂过光刻胶的衬底(如：硅片)上。它包括一个激光光源、一个光学系统、一块由芯片图形组成的投影掩膜版、一个对准系统和一个覆盖光敏光刻胶的衬底。

浸没式光刻系统在投影透镜和衬底之间的缝隙中填充某种液体，通过提高该缝隙中介质的折射率(n)来提高投影透镜的数值孔径(NA)，从而提高光刻的分辨率和焦深。

有人曾提出通过将衬底完全浸没在液体中，以实现将液体填充在投影装置的末端元件和衬底之间的间隙。其中一种方案(例如参见美国专利US2004075895)，将衬底和衬底台浸没在液池中，这意味着在扫描曝光期间内必须加速大量的液体。这需要额外的或更大功率的电机，硅片的装夹和定位也变得困难，而且液体中的紊流可能导致不希望有的且不可预测的效果。另外一种方案(例如参见中国专利200480038343.1，以及美国专利US2007279608(A1))，在衬底台设置回收槽，浸没液体流经衬底而后自然流入衬底槽中实现液体回收。由于缺乏有效密封，在步进-扫描光刻设备中，衬底的高速扫描运动，会导致填充液体在边界发生飞溅，从而使得光刻设备某些部件无法正常工作，比如，监测硅片位置的干涉仪等；同时，自由液面的波动及飞溅会引起次声波，引发振动，影响光刻机的正常运行。

有人提出了另外一类解决方案，即将液体限定在衬底上方和投影装置的末端元件之间的局部区域内。如果缺乏有效密封，该方案将导致填充流场边界液体泄漏，泄漏的液体将在光刻胶或Topcoat表面形成水迹，严重影响曝光质量。目前该方案的密封结构，一般采用气密封或液密封构件环绕投影透镜组末端元件和硅片之间的缝隙流场。在所述密封构件和硅片的表面之间，气密封技术(例如参见中国专利200310120944.4，美国专利US2007046916)通过施加高压气体在环绕填充流场周边形成气幕，将液体限定在一定流场区域内。液密封技术(例如参见中国专利200410055065.2，美国专利US2007126999)则利用与填充流体不相溶的第三方液体(通常是磁流体或水银等)，环绕填充流场进行密封。

这些密封元件存在一些共有的问题：

(1)由于采用正压供液、负压回收，二者压力不易协调，易造成填充流场压力波动及干扰力产生，并导致液体中的紊流及一些不希望有的且不可预测的效果；

(2)衬底运动过程中，由于流体的易变形性，通过分子内聚力使部分粘附在衬底表面上的流体质点与衬底一起运动，有时会在曝光流场内形成液体再循环。液体再循环将使得曝光过程的液体温升、污染物(如光刻胶内PAG成份)不断累积，流场中的漩涡也会使的液体中含有的微小气泡聚合成大气泡，当辐射光束穿过再循环区域进行投影时就会导致象差，影响曝光成像质量。

(3)衬底高速扫描运动过程，可能引起周围空气卷吸到流场中，形成气泡，导致曝光时过程中光线发生散射，影响成像质量；

除此之外，现有的气密封方式采用气幕施加在填充流体周围，造成流场边缘的不稳定性，在衬底高速步进和扫描过程中，可能导致液体泄漏及密封气体卷吸到流场中；同时，填充液体及密封气体回收时将形成气液两相流，由此引发振动，影响曝光系统稳定工作。液密封方式对密封液体有十分苛刻的要求，在确保密封性能要求的同时，还必须保证密封液体与填充液体不相互溶解、与光刻胶(或Topcoat)及填充液体不相互扩散。在衬底高速运动过程中，外界空气或密封液体一旦被卷入或溶解或扩散到填充液体中，都会对曝光质量产生负面的影响。

发明内容

本发明目的是提供一种用于光刻机浸没控制装置，在衬底和投影装置的末端元件之间填充液体及实施有效密封的同时，避免由于注液与回收压力不协调导致的流场波动、有害干扰力的产生，并减少流场液体回流的几率及强度。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

在投影透镜组和衬底之间设置的浸没控制装置。所述的浸没控制装置：包括密封构件、上端盖、注液管道和回收管道，其中：

1)密封构件：

从中心向外依次开有注液腔、回收腔、注液缓冲腔、回收缓冲腔、流场缓冲腔、1-10组内表面进行亲憎水处理的张力槽和干燥腔；

注液腔和回收腔均为弧度为40-170°的环形圆柱结构互不连通；