[发明专利]用于光刻机的浸没液体供给及回收控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及浸没式光刻(Immersion Lithography)系统中的浸没液体供给及回收控制装置，特别是涉及一种用于光刻机的浸没液体供给及回收控制装置。

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US10/705816)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US60/742885)  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不足：

(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)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。

(3)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。

(4)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，并由此导致与衬底运动方向相反的后退接触角将变小，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)。

发明内容

本发明目的是提供一种用于光刻机的浸没液体供给及回收控制装置，采用外部定量注液和内部负压回收方式，液体在外围通过高速注入方式进入缝隙流场，从而抵消液体向外泄漏的内在动力，并通过协调控制作用在内部回收腔的负压，实现整个流场的平衡稳定。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明是在投影透镜组和衬底之间设置的液体供给及回收控制装置；所述的液体供给及回收控制装置包括注液盖、注液盘、流动控制环和挡圈；其中：

1)注液盖：由中心向外开有偏置的回收腔对外连接通道、两个对称分布的注液腔对外连接通道；

2)注液盘：由中心向外开偏置的物镜孔、回收腔和沿圆周方向均匀排列成环形的四个注液腔，四个注液腔向上与注液腔对外连接通道相通；回收腔向上与回收腔对外连接通道相通；注液孔阵列沿注液腔所在的圆周方向垂直向上排列；

3)流动控制环：在环状圆周面上开有柱状斜流通槽阵列，向上分别与注液孔阵列相通；

4)挡圈：环状结构，内径和外径与流动控制环相同。

所述的注液盘、流动控制环、挡圈，三部分构件之间的为平面结合。

所述的回收腔的直径为3/16～5/16倍注液盘的直径。

所述的斜流槽阵列的每个槽口的指向与其对应的注液孔阵列至回收腔的切线的夹角为5～15度，每个槽口的指向与液体实际的注入速度、硅片表面光刻胶的材料以及浸没液体的粘度有关。

所述的注液孔阵列和斜流槽阵列沿圆周方向离回收腔中心距离越大，分布密度减小。

本发明具有的有益效果是：

(1)流场波动小、稳定性好。采用外部定量注液和内部负压回收方式，避免了采用正压注液和负压回收二者无法协调导致的压力波动。