[发明专利]一种用于光刻机的浸没流场稳定装置

说明书

技术领域

本发明是涉及浸没式光刻(Immersion Lithography)系统中的浸没流场稳定装置，特别是涉及一种用于光刻机的浸没流场稳定装置。

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曝光到涂过光刻胶的衬底(如：硅片)上。它包括一个紫外光源、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。

在光刻过程中，为防止浸没液体中的气泡等污染物附着在硅片或透镜表面上，并使浸没液体中的污染物和曝光热量及时被带走，必须保持浸没液体处于连续的流动状态，通常采用正压注液和负压回收相结合以实现液体更新。同时，为了保证生产效率，衬底需要进行高速的扫描和步进运动。注液、回收以及衬底运动三者的协调，较大程度的决定了流场内部稳定性，并成为影响最终纳米级曝光精度的重要因素之一。

在控制流场稳定性方面，当前研究主要存在以下不足：

(1)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)。同时，泄漏的液体还可能使得光刻设备某些部件无法正常工作，比如，监测衬底位置的干涉仪。

(2)由于衬底牵拉形成的内部流场波动，同样也会形成对注液及回收口的冲击，从而改变注液及回收的流场及压力特性，加剧了注液及回收二者协调控制的难度。并易导致供液不足或者液体无法有效回收，前者易形成流场的萎缩并引发气泡的渗入，后者将增加迫使液体向外APRB泄漏的内在动力。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光刻机的浸没流场稳定装置，在衬底和投影装置的末端元件之间填充液体的同时，根据缝隙流场的形态变化与压力波动进行自适应缓冲或补偿，维持缝隙流场的稳定性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明在投影透镜组和待曝光衬底之间设置的流场稳定装置。所述的流场稳定装置，由管路连接体，主体结构，自适应滑块组，滑块组通道组成；其中：

1)管路连接体：由中心向外依次均开有四个等分分布的内隔离腔连通大气通孔、注液口、回收口和外隔离腔连通大气通孔；

2)主体结构：由中心向外四个依次对称开有矩形柱状腔体，分别为内隔离腔、注液腔、回收腔和外隔离腔，四个腔体垂直向上，分别连通管路连接体的内隔离腔连通大气通孔、注液口，回收口和外隔离腔连通大气通孔；内隔离腔和外隔离腔槽的截面从上向下为大槽、小槽和大槽构成，在内隔离腔和外隔离腔小槽之间，平行于衬底开有四组滑块组通道；

3)自适应滑块组：每纽由内向外自适应滑块组由内滑块和外滑块组成，与滑块组通道采用间隙配合；外滑块为截面为平行四边形的棱柱，外滑块外侧面与外隔离腔外壁面用弹簧连接；内滑块为截面为平行四边形的棱柱，该组棱柱在底面和顶面之间开有一矩形空腔，空腔槽宽与注液腔槽宽相等，内滑块的内侧面与内隔离腔内壁面用弹簧连接。

所述外滑块棱柱外侧面与顶面角度为30度～60度，棱柱内侧面与底面角度为30度～60度，棱柱长度比回收腔与外隔离腔之间壁面厚度长5～10mm。

所述内滑块棱柱外侧面与底面角度为30度～60度，棱柱内侧面与顶面角度为30度～60度，棱柱长度比内隔离腔与回收腔之间的厚度长5～10mm。

本发明具有的有益效果是：

(1)根据衬底的不同运动方向，自动对缝隙流场进行缓冲及补偿。当液体由于衬底牵拉形成对密封结构冲击时，大部分运动的液体将流入内隔离腔和外隔离腔，释放了液体冲击，极大的减少了液体向外泄漏可能性，以及由于运动受到阻碍形成的液体回流；另一方面，当衬底牵拉液体远离密封结构之时，内隔离腔和外隔离腔内的液体将跟随进入缝隙流场，抑制了由于边界液体的缺失引起的气泡卷吸，部分可能从外界渗入的气体将从外隔离腔连通大气接口中得到释放。