[发明专利]一种用于浸没式光刻机的流体限制机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻领域，尤其涉及一种用于浸没式光刻机的流体限制机构。

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。浸没式光刻是指在曝光镜头与硅片之间充满水（或更高折射的浸没液体）以取代传统干式光刻技术中对应的空气。由于水的折射率比空气大，这就使得透镜组数值孔径增大，进而可获得更加小的特征线宽。

传统的浸没式光刻机结构如图1所示，在该装置中，主框架1支撑一照明系统2、一投影物镜4和一硅片台8，硅片台8上放置有一涂有感光光刻胶的硅片7。该浸没式光刻机结构，将浸液（水）5填充在投影物镜4和硅片7之间缝隙内。工作时，硅片台8带动硅片7作高速的扫描、步进动作，流体限制机构根据硅片台8的运动状态，在投影物镜4的视场范围内，提供一个稳定的浸液流场，同时保证浸液5与外界的密封，保证浸液5不泄漏。掩膜版3上集成电路的图形通过照明系统2、投影物镜4和浸液5以成像曝光的方式，转移到涂有感光光刻胶的硅片7上，从而完成曝光。

现有流体限制机构见美国专利US20070126999、US7710541、中国专利CN102221788，如图2所示，现有流体限制机构中，浸没头6的外轮廓形式不一，但其内部轮廓，即开口是与投影物镜4下端的几何形状41匹配的锥形结构。供液设备供给的浸液通过浸没头6内浸液供给流道流出后填充投影物镜4和硅片7之间缝隙，浸液5通过浸没头6内浸液回收流道流出后，由气液回收设备回收。因此，在物镜4和硅片7之间狭缝内形成了浸液流场，要求浸液流场中的液体处于持续流动状态，无回流，且液体的成分、压力场、速度场、温度场瞬态和稳态变化小于一定范围。

浸没头6下表面与硅片7间存在一定高度的间隙，为了防止液流场中的液体从此间隙中泄漏，浸没头6内设计有进气结构620供给压缩空气，形成朝向硅片7表面的气体射流。气流形成的压力增加区域形成了阻挡液场中液体泄漏的气“帘”，气体或者气液混合体通过抽排结构610抽排出去，实现了流场密封。

浸没头6中的开口与投影物镜4间存在一般为1mm到3mm的间隙，所以在投影物镜4和硅片7之间狭缝内形成的浸液流场的上方，存在宽为1mm到3mm的环形自由液面51，此自由液面51与外界空气（如工件台气浴）直接接触。

然而，现有流体限制机构中自由液面51与外界空气（如工件台气浴）的直接接触会引起两个问题：自由液面51液体的蒸发冷却问题和自由液面51液体的污染问题。

自由液面51液体的蒸发是液场邻近表面分子热运动的结果，由于蒸发失去了动能较大的分子，使分子运动的平均动能减小而降低了液面温度。液膜蒸发冷却满足下式

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