一種用于浸沒式光刻機的氣密封及水平和垂直注液回收裝置的制造方法
【專利說明】
置
技術領域
[0001]本發明涉及一種流場密封與注液回收裝置，特別是涉及一種用于浸沒式光刻機的氣密封及水平和垂直注液回收裝置。
【背景技術】
[0002]光刻機是制造超大規模集成電路的核心裝備之一，現代光刻機以光學光刻為主，它利用光學系統把掩膜版上的圖形精確地投影并曝光在涂過光刻膠的硅片上。它包括一個激光光源、一個光學系統、一塊由芯片圖形組成的投影掩膜版、一個對準系統和一個涂有光敏光刻膠的硅片。
[0003]浸沒式光刻(Immers1n Lithography)設備通過在最后一片投影物鏡與娃片之間填充某種高折射率的液體，相對于中間介質為氣體的干式光刻機，提高了投影物鏡的數值孔徑(NA)，從而提高了光刻設備的分辨率和焦深。在已提出的下一代光刻機中，浸沒式光刻對現有設備改動最小，對現在的干式光刻機具有良好的繼承性。目前常采用的方案是局部浸沒法，即將液體限制在硅片上方和最后一片投影物鏡的下表面之間的局部區域內，并保持穩定連續的液體流動。在步進-掃描式光刻設備中，硅片在曝光過程中進行高速的掃描運動，這種運動會將曝光區域內的液體帶離流場，從而引起泄漏，泄漏的液體會在光刻膠上形成水跡，影響曝光質量。已有的氣密封裝置在回收過程中都存在氣液兩相流的問題，將兩者放在一起回收將會引起管路的振動，從而嚴重影響曝光質量。因此，浸沒式光刻技術中必須重點解決回收過程中由氣液兩相流引起的振動問題。
[0004]目前已有的解決方案中，重點解決的問題是填充液體的密封問題，采用氣密封或液密封構件環繞投影物鏡組末端元件和硅片之間的縫隙流場。氣密封技術是在環繞填充流場的圓周周邊上，通過施加高壓氣體形成環形氣幕，將填充液體限定在一定的圓形區域內。液密封技術則是利用與填充液體不相容的第三方液體(通常是磁流體或水銀等)，環繞填充流場進行密封。但是存在以下不足:
[0005](I)液密封方式對密封液體有十分苛刻的要求，在確保密封性能要求的同時，還必須保證密封液體與填充液體不相互溶解、與光刻膠(或Topcoat)及填充液體不相互擴散。在襯底高速運動過程中，外界空氣或密封液體一旦被卷入或溶解或擴散到填充液體中，都會對曝光質量產生負面的影響。
[0006](2)現有的氣密封方式采用氣幕施加在填充流體周圍，造成流場邊緣的不穩定，在硅片高速步進和掃描過程中，可能導致液體泄漏及密封氣體卷吸到流場中；同時，填充液體及密封氣體一起回收時將形成氣液兩相流，由此引發振動，影響曝光系統的穩定工作。
【發明內容】
[0007]為了解決局部浸沒式光刻技術中的縫隙流場密封問題，本發明的目的在于提供一種用于浸沒式光刻機的氣密封及水平和垂直注液回收裝置，在流場邊緣使用氣密封結構防止液體泄漏，采用水平注液結構滿足注液出口流速的均勻性要求，采用水平回收結構通過水平回收引流流道結構減小回收口高度進而減小水平回收氣液兩相流引起的振動和噪聲，采用垂直注液回收結構進行縫隙流場密封及污染控制。
[0008]本發明采用的技術方案如下:
[0009]在浸沒式光刻機中的投影物鏡組和硅片之間置有本發明氣密封及水平和垂直注液回收裝置；所述氣密封及水平和垂直注液回收裝置包括浸沒單元下端蓋、浸沒單元基體、垂直注液孔板、焊接蓋板和注氣蓋板，浸沒單元下端蓋、垂直注液孔板及注氣蓋板安裝在浸沒單元基體下表面，浸沒單元基體上表面開有氣和液的流道，流道通過焊接蓋板密封覆蓋。
[0010]所述的浸沒單元基體包括:在浸沒單元基體上開有中心錐孔，浸沒單元基體下表面從中心錐孔向外依次開有方形槽結構的垂直注液腔、方形槽結構的垂直回收腔、放置浸沒單元下端蓋的外正八邊形內正方形凹槽和環形槽結構的注氣腔；浸沒單元基體上表面上開有均為條形凹槽結構的一條水平注液流道、一條水平回收流道、兩條注氣流道、兩條垂直注液流道和四條垂直回收流道，各個流道外端均與浸沒單元基體側面各自的流道進出口相通；
[0011]垂直注液腔在方形槽其中兩個對角點處開有垂直注液孔，垂直注液腔經兩個垂直注液孔分別與兩條垂直注液流道相通；垂直回收腔的方形槽四邊中點處向外延伸，并均開有垂直回收孔，垂直回收腔經四個垂直回收孔分別與四條垂直回收流道相通；注氣腔上開有兩個注氣孔，浸沒單元基體下表面開有一彎曲凹槽結構的注氣流道，兩個注氣孔和該注氣流道間隔均布在注氣腔環形槽的圓周上；注氣腔經浸沒單元基體下表面的注氣流道與浸沒單元基體側面該注氣流道對應的流道進出口相通，注氣腔分別經兩個注氣孔與浸沒單元基體上表面的兩條注氣流道相通；水平注液流道和水平回收流道分別位于浸沒單元基體中心錐孔的兩側并與浸沒單元基體中心錐孔相通。
[0012]所述的水平注液流道靠近浸沒單元基體中心錐孔處的過渡結構為引流階梯，水平注液流道靠近浸沒單元基體中心錐孔一側的流道內設有分流結構，分流結構為鋸齒狀分流結構或者凹半圓狀分流結構。
[0013]所述的水平回收流道經與錐孔斜面平行的水平回收引流流道后與浸沒單元基體中心錐孔相通。
[0014]所述的浸沒單元下端蓋包括:浸沒單元下端蓋外邊沿呈正八邊形，浸沒單元下端蓋開有與浸沒單元基體中心通孔相通的方形中心通孔，方形中心通孔與浸沒單元下端蓋外邊沿之間的浸沒單元下端蓋下表面設有圓角方形的液體密封凸臺，液體密封凸臺與靠近方形中心通孔的浸沒單元下端蓋下表面之間開有沿液體密封凸臺內邊沿圓角方形陣列的垂直回收方孔陣列。
[0015]所述的垂直回收方孔陣列包括沿液體密封凸臺內邊沿圓角方形臺階間隔均布的一圈方孔，方孔一半開在液體密封凸臺上，方孔的另一半開在液體密封凸臺臺階下的浸沒單元下端蓋下表面上，形成垂直回收方孔陣列的階梯狀結構。
[0016]所述的垂直回收方孔陣列與所述浸沒單元基體上的垂直回收腔相通，浸沒單元下端蓋外邊沿與所述浸沒單元基體上的外正八邊形內正方形凹槽的外邊沿相契合。
[0017]所述的垂直注液孔板包括:垂直注液孔板上表面開有方形凹槽，方形凹槽底面沿著圓角方形間隔均布有垂直注液圓孔陣列，垂直注液圓孔陣列即沿圓角方形間隔均布的一圈圓形微孔；垂直注液圓孔陣列與垂直注液腔相通。
[0018]所述的焊接蓋板包括:焊接蓋板為扁平結構，焊接蓋板通過焊接封蓋在注氣腔、水平注液流道，水平回收流道、三條注氣流道、兩條垂直注液流道、四條垂直回收流道上。
[0019]所述的注氣蓋板包括:注氣蓋板沿其邊沿的圓周間隔均布有注氣圓孔陣列，注氣圓孔陣列與浸沒單元基體下表面的注氣腔配合相通。
[0020]本發明具有的有益效果是:
[0021]在浸沒單元外側采用氣密封結構，利用氣體對縫隙流場密封，同時對硅片起到溫度補償作用。
[0022]本裝置采用的水平注液結構采用鋸齒形和凹半圓形的分流結構，可以獲得較好的出口流速分布，保證核心流場的流速均勻性。
[0023]本裝置采用的水平回收結構采用水平回收引流流道結構減小回收口高度進而減小水平回收氣液兩相流引起的振動和噪音。
[0024]本裝置加入的垂直注液結構可有效補償由于垂直氣液回收帶走的浸沒液體，使垂直氣液回收不至于對核心流場產生過大高度方向的速度影響。
[0025]本裝置采用的垂直氣液回收結構采用的方形階梯孔結構相對于圓孔結構，回收氣液兩相流，密封縫隙流場的效果更好。
[0026]本裝置各部件裝配采用焊接工藝，相對于螺釘連接以及膠接密封內部流道的效果更好。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明與投影透鏡組相裝配的簡化示意圖。
[0028]圖2是本發明氣密封及水平和垂直注液回收裝置的爆炸視圖。
[0029]圖3是本發明的鋸齒狀分流結構的立體視圖。
[0030]圖4是本發明的凹半圓狀分流結構的立體視圖。
[0031]圖5是浸沒單元下端蓋立體視圖。
[0032]圖6是浸沒單元下端蓋上方孔處的局部放大圖。
[0033]圖7是浸沒單元垂直注液孔板立體視圖。
[0034]圖8是浸沒單元垂直注液孔板上圓孔處的局部放大圖。
[0035]圖9是浸沒單元基體下表面的立體視圖。
[0036]圖10是浸沒單元基體上表面的立體視圖。
[0037]圖11是浸沒單元俯視圖。
[0038]圖12是圖11中垂直回收流道部分的B-B剖視