[发明专利]用于光刻机的浸没自适应密封控制装置

说明书

技术领域

本发明是涉及浸没式光刻(Immersion Lithography)系统中的液体供给及回收的密封装置，特别是涉及一种用于光刻机的浸没自适应密封控制装置。

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。

目前常采用的方案是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衬底之间的缝隙流场。在所述密封构件和衬底的表面之间，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US2005122505，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)正压供液方式，使得缝隙流场内部液体具有较高压力，该力作用于密封结构，加大了液体向外泄漏的可能性，影响了密封的可靠性。

(3)衬底高速运动状态下，由于分子附着力的作用，靠近衬底的液体将随衬底发生牵拉运动，并由此导致流场边界形态迅速发生变化；这种变化在不同边界位置均不一样，通常采用的均压密封方式无法对流场边界进行自适应补偿，因而难以有效避免由此带来的一系列问题。

流场边界形态的变化主要由于衬底高速运动牵拉液体所致，表现在动态接触角大小的变化，即：与衬底运动方向相同的前进接触角将变大，而与衬底运动方向相反的后退接触角将变小。前进接触角变大，使得外界气体更易被卷吸到流场中形成气泡，从而影响流场的均一性和曝光成像质量；后退接触角变小，使得边界液体更容易牵拉到流场外围导致液体泄漏，并由此形成一系列缺陷(如：水迹)。

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的浸没自适应密封控制装置，在衬底和投影装置的末端元件之间填充液体的同时，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，并根据流场边界的形态变化与压力波动进行自适应补偿。

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自适应密封控制装置；所述的浸没自适应密封控制装置：包括密封构件和自适应密封件；其中：

1)密封构件：

中心开有通孔的密封构件垂直于衬底由中心向外依次开有：连续环形圆柱结构的气体释放腔，上方开有垂直衬底的气体释放孔；弧度为40～170°环形圆柱腔体的注液腔和其另一侧开有弧度为40～170°环形圆柱双排孔阵列的回收排孔，8个等分且弧度为20～44°的密封腔；

密封构件平行于衬底由上到下依次开有：注液通道和回收通道，向内各自连通注液腔和回收排孔，向外各自连接注液管道和回收管道；8个中心对称且均匀分布的密封供液通道，向内连通各自的密封腔，向外连接密封供液管道；注液通道孔径为密封供液通道孔径的5～20倍；

2)自适应密封结构：