[实用新型]浸没光刻机的浸液温度控制和测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种浸没光刻机，特别涉及一种浸没光刻机的浸液温度控制和测量装置。

背景技术

根据瑞利判据光学光刻系统的光刻分辨率R由工艺因子k1，曝光波长λ及数值孔径NA所决定。按照传统光刻路线，要提高曝光系统光刻分辨率，可以减小曝光波长或者提高投影物镜像方数值孔径。实验研究表明，减小曝光波长不仅周期长、成本高，而且对更短波段的透镜及光刻胶材料都提出了极大挑战。增大数值孔径可以有效提高光刻分辨率，但是传统干法光刻技术由于受到物理极限(NA极限值为1)和技术极限的限制，使其光刻分辨率的进一步提高受到很大制约。浸液光刻技术沿用了150年前的油浸显微物镜技术，它与传统的干法光刻技术(dry lithography)相比根本区别在于：浸液光刻技术是在投影物镜的最后一个光学表面与硅片之间填充一种液体，使该空间的介质折射率n＞1，这样就摆脱了传统干法光刻系统数值孔径NA受到物理极限的制约，使其数值孔径NA最大能够接近所使用的液体折射率。譬如193nm浸液光刻系统如果采用超纯水作为浸液(n＝1.437)，则其数值孔径NA最大值可以接近1.437。很显然，在曝光波长不变的情况下，浸液光刻系统和干法光刻系统相比在数值孔径上具有非常明显的优势，从而使光刻分辨率摆脱物理极限得到进一步的提高。浸没光刻机中，浸液流场的温度特性至关重要，其中液体温度变化将导致其折射率改变，从而使成像质量变差。所以将液体温度控制在允许范围内是浸没光刻机中需要解决的一项关键技术。

浸液系统的精确温度控制，包括对光刻系统环境温度的影响、流场温度稳定维持、液体输送管道温升效应、液源温度控制等四方面。光刻机系统环境温度(机壳以内)由光刻机的温度控制单元来保证。流场内水温的变化规律的研究，包括激光照射和水的流动以及液源温度等原因引起的水温变化。液体输送管道温升效应与管道机械结构、仪表和流体因素对温度控制有关。液源温度在浸液供给装置的存储单元的温度控制，在NA大于1并浸液工作距达到一定厚度时根据浸没光刻要求控制在+/-0.01℃。

由于实际光刻机里，流场内的速度较快，场内液体的厚度达到一定厚度，所以激光照射、水的流动造成的水温变化可以忽略，最重要的是液源的温度控制。本文描述一种控制液源温度的有效办法，利用热电制冷的机制来保证液源的绝对温度稳定性，可达到+/-0.01度。

专利US20050046813A1描述了一种浸液稳定控制的装置，能够实现将投影系统、硅片和浸液调节至目标温度值。控制这些元件的温度和降低温度变化梯度，有利于提高成像性能。控制温度的测量可通过控制液体流速和液体温度来实现。在实际光刻机中，浸液位于投影物镜最后一片后表面和硅片之间的空间非常有限，布局这些测量和控制元件存在空间有限的问题，本专利在通过严格控制液源水箱温度控制和合理设计液体流量的方法保证浸液的温控要求。

实用新型内容

为了克服上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种浸没光刻机的浸液温度控制和测量装置，该装置通过设置能使浸液实现热量交换的浸液循环回路，来保证浸液流场的温度稳定性要求。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种浸没光刻机的浸液温度控制和测量装置，包括浸液存储单元、用于对浸液进行温度调节的水温控制设备、回水分流板、进水分流板、参数测量板、上位机，所述的水温控制设备设有液体出口和液体入口，所述的水温控制设备的液体出口、进水分流板、浸液存储单元、回水分流板、所述的水温控制设备的液体入口依次相连通构成浸液循环回路，所述的上位机与所述的水温控制设备相电连接，所述的上位机控制所述的水温控制设备工作，所述的浸液存储单元内安装有温度传感器，该温度传感器与所述的参数测量板相信号连接，所述的温度传感器将其测得的浸液温度及时传输给所述的参数测量板，所述的参数测量板与所述的上位机相电连接，所述的参数测量板将从所述的温度传感器处获得的浸液温度信息传输给所述的上位机。

优选地，所述的进水分流板与回水分流板内也分别安装有温度测量元件，所述的温度测量元件与所述的参数测量板相信号连接。

优选地，所述的温度测量元件为热敏电阻探头。

优选地，所述的水温控制设备采用热电制冷方式。

优选地，所述的水温控制设备采用PID控制算法的温控方式。

优选地，所述的浸液存储单元具有进水口和回水口，所述的温度传感器安装在所述的浸液存储单元的回水口处。