[发明专利]一种浸液限制机构

说明书

技术领域

本发明涉及浸没式光刻机领域，尤其涉及一种浸液限制机构。

背景技术

浸没式光刻机的工作原理是通过在干式光刻系统中投影物镜的最后一片光学镜片与硅片之间的空隙中填充折射率大于1的浸液，提高这层空间中的光波折射率，原本受空气全反射限制的光线可入射到液体中，达到增大焦深、提高分辨率的目的，从而获得更加细小的线条。

浸没式光刻机的结构如图1所示，在该装置中，照明系统2、投影物镜4和硅片台8依次固定于主框架1上，硅片台8上放置有一涂有感光光刻胶的硅片7。该浸没式光刻机结构，将浸液5（如水）填充在投影物镜4和硅片7之间的缝隙内。工作时，硅片台8带动硅片7作高速的扫描、步进动作，浸液限制机构（浸没头）6根据硅片台8的运动状态，在投影物镜4的视场范围，提供一个稳定的浸液流场，同时保证流场与外界的密封，保证液体不泄漏。掩模版3上集成电路的图形通过照明系统2、投影物镜4和浸液5以成像曝光的方式，转移到涂有感光光刻胶的硅片7上，从而完成曝光。

现有浸液限制机构的外形轮廓形状不一，但内部轮廓是与投影物镜4匹配的锥形结构，如图2所示，供液设备供给的浸液5通过浸液供给通道61流入流场内，填充投影物镜4和硅片7之间的缝隙，浸液通过浸液流出通道62以及气液回收通道63流出，由气液回收设备回收。因此，在投影物镜4和硅片7之间的缝隙内形成了浸液流场，要求浸液流场中的浸液5处于持续流动状态，无回流，且浸液的成分、压力场、速度场、温度场瞬态和稳态变化小于一定范围。

请结合图3，所述浸液流场的维持是通过浸液限制机构6进行控制的，所述的浸液流场包括主流场52和边缘流场53，所述主流场52中包含曝光区域54，在曝光区域54内主要采用水平注入和水平回收的方式，得到流速相对稳定的流场分布，及时更新主流场52的污染；在边缘流场53内采用垂直补充注液通道65和气液回收通道63；同时由于在浸液限制机构6的下表面和硅片7的上表面之间存在一定高度的间隙，为防止浸液流场中的浸液5从此间隙中泄流，还设有供气通道64，形成朝向硅片7表面的空气柱，对边缘流场53的浸液5向外边界扩散有一定的阻碍作用，气体或气液混合体期望通过气液回收通道63抽排出去，从而使气体形成压力增加区域形成了阻挡流场中浸液5泄流的气“帘”，实现流场密封。

此外，与自由液面51相接触的外界空气（工件台气浴），洁净度一般为ISO3或ISO2以上，空气相对湿度小于65%，空气中100nm以上的颗粒小于1000个每立方米，空气中粉尘微粒、碳化物、含硅物质等污染物浓度较高，以及光刻设备含有的微粒和金属离子；如果这些污染通过自由液面51、浸液5以及浸液限制机构6进入流场内，将会产生一系列不利影响，如可能产生颗粒、气泡等导致的曝光缺陷，污染镜头下表面（lens cloudy）等。

浸没式光刻机的缺陷主要有气泡缺陷、残留液滴缺陷以及颗粒缺陷。为减少和控制这些污染缺陷，目前是通过曝光的前道工序，对浸液超纯水通过脱气处理装置以及采用边缘曝光装置配合压力及流量调整参数，进行密封控制气泡缺陷和残留液滴缺陷；采用低释气材料、表面抛光、涂层材料和精密过滤器装置控制颗粒污染，将其减少到指标值下。然而对于颗粒污染，现在仍然面临的问题是：由于采用的浸液限制机构6维持浸液5流场，其内部管道材料与超纯水直接接触以及硅片7曝光过程中无法避免的引入颗粒，从而导致颗粒被曝光印刷的缺陷。

发明内容

本发明提供一种浸液限制机构，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种浸液限制机构，将浸液限制在投影物镜和硅片之间，包括第一水平供液通道、第一水平出液通道、垂直供液通道、气液回收通道以及供气通道，所述第一水平供液通道和第一水平出液通道相对设置，所述垂直供液通道、气液回收通道和供气通道的出口由内向外依次排列于浸液限制机构的底部，所述第一水平供液通道、垂直供液通道分别连接至供液设备，所述第一水平出液通道和气液回收通道分别连接至气液回收设备，所述供气通道连接至供气设备，还包括与供液设备连接的第二水平供液通道和与气液回收设备连接的第二水平出液通道。

较佳地，所述第二水平供液通道和第二水平出液通道的水平弧度相等，且相对于所述投影物镜的中心轴对称分布。

较佳地，所述第二水平供液通道与硅片上表面的距离大于第二水平出液通道与硅片上表面的距离，第二水平出液通道与硅片上表面的距离大于投影物镜下表面与硅片上表面的距离。

较佳地，所述第二水平供液通道的垂直宽度小于所述第二水平出液通道的垂直宽度。