[发明专利]用于浸没式光刻机的柔性密封和自适应回收装置

说明书

技术领域

本发明是涉及浸没式光刻(Immersion Lithography)系统中的流场密封及回收控制的装置，特别是涉及一种用于浸没式光刻机的柔性密封和自适应回收装置。

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涂有光敏光刻胶的硅片。

浸没式光刻系统在投影透镜和硅片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硅片上方和投影装置的末端元件之间的局部区域内。在步进-扫描式光刻设备中，硅片在曝光过程中高速的进行扫描运动，这种高速运动将把填充液体带离缝隙，即会导致液体泄漏。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。因此，浸没式光刻技术中必须重点解决填充液体的密封问题。

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硅片之间的缝隙流场。在所述密封构件和硅片的表面之间，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。

这些密封和液体回收元件存在一些不足：

(1)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。

(2)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。

(3)由于采用正压供液、负压回收，二者压力不易协调，易造成流场压力波动使构件产生振动。

(4)硅片高速运动状态下，由于分子内聚力的作用，靠近硅片的液体将随硅片运动，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，通常采用的均压气密封方式无法对流场边界进行自适应补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于浸没式光刻机的柔性密封和自适应回收装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明包括在投影透镜组和衬底之间设置的液体柔性密封和自适应回收装置。所述的液体柔性密封和自适应回收装置包括浸没单元上端盖、浸没单元腔体、浸没单元工作头和至少一片随动盘片组成；其中：

1)浸没单元上端盖：

开有提供注液腔、回收腔、第一、第二注气压力缓冲腔各自对外连接通道管路；

2)浸没单元腔体：

由中心孔向外依次开有互不连通的腔体，即分别开有阶梯形的注液腔、回收腔和相间分布的第一、第二注气压力缓冲腔，四个腔体分别垂直向上通过浸没单元上端盖的对应通道与外界供水供气系统连接；

3)浸没单元工作头：

提供浸没单元腔体中注液腔、回收腔和第一、第二注气压力缓冲腔四个腔体与衬底上表面工作空间的连接通道以及液体回收通道；

由中心孔向外依次开有互不连通的孔阵列通道，分别是开有与注液腔个数相对应的注液孔阵列，环形的回收槽，与回收腔面积相对应的上表面向内倾斜的回收孔阵列，与回收槽相连通的由内通向浸没单元工作头外侧的回收通道，相间分布的与第二注气压力缓冲腔相对应的第二注气孔阵列，与第一注气压力缓冲腔相对应的第一和第三注气孔阵列，浸没单元工作头下表面径向开有滚动导轨安装槽和与第一和第三注气孔阵列相连通的垂直随动盘片外侧的环形导向槽；

第一，由在同一半径上均匀分布通孔组成注液孔阵列，孔垂直于浸没单元工作面，注液孔阵列上方与注液腔相通；

第二，由在不同半径上均匀分布通孔组成回收孔阵列，孔垂直于浸没单元工作面，回收孔阵列的上端面从外向内倾斜并进行憎水处理，与注液腔相通；

第三，液体回收槽是分布在回收孔阵列内侧注液孔阵列外侧之间的环形连续槽，四周有回收通道与回收槽相连，回收槽边缘低于回收孔阵列上端面的内侧边缘；