[发明专利]用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流场密封与回收装置，特别是涉及一种用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置。

背景技术

光刻机是制造超大规模集成电路最核心的装备之一，现代光刻机已光学光刻为主，它利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影并曝光在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（Immersion Lithography）设备通过在最后一片投影物镜与硅片之间填充某种高折射率的液体，相对于中间介质为气体的干式光刻机，提高了投影物镜的数值孔径（NA），从而提高了光刻设备的分辨率和焦深。在已提出的下一代光刻机中，浸没式光刻对现有设备改动最小，对现在的干式光刻机具有良好的继承性。目前常采用的方案是局部浸没法，即将液体限制在硅片上方和最后一片投影物镜的下表面之间的局部区域内，并保持稳定连续的液体流动。在步进-扫描式光刻设备中，硅片在曝光过程中进行高速的扫描运动，这种运动会将曝光区域内的液体带离流场，从而引起泄漏，泄漏的液体会在光刻胶上形成水迹，影响曝光质量。已有的气密封装置在回收过程中都存在气液两相流的问题，将两者放在一起回收将会引起管路的振动，从而严重影响曝光质量。因此，浸没式光刻技术中必须重点解决回收过程中由气液两相流引起的振动问题。

目前已有的解决方案中，重点解决的问题是填充液体的密封问题，采用气密封或液密封构件环绕投影物镜组末端元件和硅片之间的缝隙流场。气密封技术是在环绕填充流场的圆周周边上，通过施加高压气体形成环形气幕，将填充液体限定在一定的圆形区域内。液密封技术则是利用与填充液体不相容的第三方液体（通常是磁流体或水银等），环绕填充流场进行密封。但是在这些密封方案中，均未考虑振动问题，并且存在以下不足：

（1）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。

（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一起回收时将形成气液两相流，由此引发振动，影响曝光系统的稳定工作。

发明内容

为了解决局部浸没式光刻技术中的流场密封问题，本发明的目的在于提供一种用于浸没式光刻机的气密封和气液分离回收装置，在流场边缘使用气密封结构防止液体的泄漏。

本发明采用的技术方案如下：

本发明在浸没式光刻机中的投影物镜组和硅片之间装有的气密封和气液分离回收装置；所述的气密封和气液分离回收装置包括密封和注液回收装置、气液分离片组和液体回收片组；密封和注液回收装置由浸没单元前端盖和浸没单元后端盖组成；其中：

1）浸没单元后端盖：

在浸没单元后端盖开有中心通孔，在浸没单元后端盖的中心通孔向外的七个同心圆上分别依次开有四个等分的注液槽，两个液体回收槽、两个气体回收槽、两个内密封注气槽、两个内密封气体回收槽、两个外密封气体回收槽和两个外密封注气槽；

2）浸没单元前端盖：

在浸没单元前端盖开有中心通孔，浸没单元前端盖的中心通孔向外依次嵌套有五个各自连续的环状圆柱腔体，五个环状圆柱腔向外依次为回收孔腔、内层注气压力缓冲腔、内层气体回收腔、外层气体回收腔和外层注气压力缓冲腔，在位于前端盖中心通孔和回收孔腔之间的浸没单元前端盖的端面圆环上开有中心对称均布的四个相同的注液腔，四个注液腔内均开有沿圆周方向排列的注液孔阵列，回收孔腔内底面上开有回收孔阵列，内层注气压力缓冲腔内开有沿圆周方向排列的内层注气孔阵列，外层注气压力缓冲腔内开有沿圆周方向排列的外层注气孔阵列，内层气体回收腔和外层气体回收腔内均开有中心对称均布的十二个槽，回收孔阵列由均匀密布的微孔组成；

所述的浸没单元前端盖上端与浸没单元后端盖下端的结合面均为平面，并通过螺钉紧固连接；

3）气液分离片组：