[发明专利]一种浸没式光刻机浸液温控装置

说明书

本发明提供一种浸没式光刻机浸液温控装置，包括：第一级温控模块通过对PCW循环回路的加热功率和流量控制，调节PCW循环回路中PCW的温度，并通过将PCW循环回路和UPW循环回路热交换来调节从光刻机中回收的UPW的温度，使UPW的温度达到稳定的设定值；第二级温控模块将经第一级温控模块调节温度后的UPW液体分成两路UPW通路，并基于两路UPW通路热负载的差异调节两路UPW的温度使得两路UPW的温度均温度保持在设定值；第二级温控模块流出的两路UPW注入所述浸没式光刻机，使得浸没式光刻机能够基于UPW浸没流场工作。本发明控制PCW的温度和流量与浸液进行热交换，对PCW温度波动具有缓冲能力。

技术领域

本发明属于浸没式光刻技术领域，更具体地，涉及一种浸没式光刻机浸液温控装置。

背景技术

影响浸没式光刻机工艺节点最终要的两个技术指标就是分辨率和套刻精度。浸没式光刻机由于在最后一片投影物镜和硅片之间浸满了浸液，在分辨率方面根据瑞利公式，分辨率由激光光源波长、工艺影响因子和数值孔径有关。其中，k₁表示工艺影响因子；R表示光刻机的分辨率；λ表示激光光源的波长；NA表示光刻机的数值孔径；n表示浸没介质折射率；θ表示光源的入射角；而介质的折射率会由于温度的波动而发生改变，所以保持温度的稳定性是确保分辨率指标的关键。

在套刻精度方面，浸液被视为投影光学系统的最后一个透镜的一部分，液膜的光学质量将极大的影响成像的后果。流体的温度波动导致折射率变化，扫描过程中的液膜蒸发会带来硅片的热变形，都可能带来像差变化，所以影响液膜光学质量重要因素之一就是浸没流场的温度。

根据影响光刻机工艺节点的分辨率和套刻精度相关原理，注入浸没单元的超纯水温度稳定性、调节范围、调节速度对以上因素至关重要。此外浸液温度控制系统依附于浸液水处理模块当中，基于光刻机内部工艺架构，浸液传输管路较长，经历的热负载复杂，且需要适应相对恶劣的厂务输入条件，这些都给浸液的温度控制带来困难。光刻机作为高效率高成本的半导体重要设备，需要保证设备具有长期运行的可靠性。所以研究出控制精度高，长期运行，在各种常规扰动下鲁棒性出色的浸液温度控制系统是浸没式光刻一项重要的研究。

中国专利201020596742.2描述了一种浸没光刻机浸液温度控制装置，利用热电制冷的机制能保证浸液流场的温度稳定性要求，并实时测量浸液温度特性。在实际光刻机中，浸没式光刻机对浸液要求极高，一般采用去离子和去气体的超纯水，采用热电制冷的机制进行浸液温度控制不利于浸液的污染控制。中国专利201020596742.2通过利用热交换原理，采用PFA材质的热交换器以及流量伺服阀对浸液进行精密温度控制，减少了对浸液的污染；而且201020596742.2主要通过TCU对浸液进行温度控制，对末端浸液缺乏二次温控的能力，缺乏温控的灵活性。

中国专利201310079232.6描述了一种浸没光刻机浸液温度控制装置，利用多级热交换和浸液回水保证浸没流场温度稳定性，并实时测量浸液温度特性。在实际光刻机运行环境，输入端的温度有可能高于目标温度值，且厂务工艺冷却水(PCW，Process CoolingWater)的温度低于受控液体UPW温度所以该装置只能满足降温调温的能力，对厂务端超纯水(UPW，Ultra Pure Water)的温度范围要求苛刻。

美国专利US7433015B2描述了一种集成于浸没光刻系统的液体温控装置，对输入浸液进行除杂，脱气，流量，压力和温度控制。该装置采用工艺冷却液(例如可以是PCW)与浸液(例如可以是UPW)通过热交换器进行换热从而控制浸液温度。由于其针对温度控制的部分没有设置回路，使得其温度控制精度不高，由于仅采用调节通入热交换器冷却液的流量来控制浸液的温度，冷却液温度普遍低于浸液，所以仅能起到降温控温的作用，不能满足高于输入温度值的控制目标。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种浸没式光刻机浸液温控装置，旨在解决现有浸没式光刻机温控对PCW温度波动缺乏缓冲能力，温度稳定性无法满足要求的问题。