專利名稱：一種用于光刻機的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及浸沒式光刻(ImmersionLithography)系統(tǒng)中的浸沒自適應(yīng)氣 體密封裝置，特別是涉及一種用于光刻機的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代光刻設(shè)備以光學(xué)光刻為基礎(chǔ)，它利用光學(xué)系統(tǒng)把掩膜版上的圖形精確 地投影曝光到涂過光刻膠的襯底(如硅片)上。它包括一個紫外光源、 一個 光學(xué)系統(tǒng)、 一塊由芯片圖形組成的投影掩膜版、 一個對準系統(tǒng)和一個覆蓋光敏 光刻膠的襯底。
浸沒式光刻系統(tǒng)在投影透鏡和襯底之間的縫隙中填充某種液體，通過提高
該縫隙中介質(zhì)的折射率(n)來提高投影透鏡的數(shù)值孔徑(NA)，從而提高光刻 的分辨率和焦深。
通常采用的方案將液體限定在襯底上方和投影裝置的末端元件之間的局部 區(qū)域內(nèi)。如果缺乏有效密封，該方案將導(dǎo)致填充流場邊界液體泄漏，泄漏的液 體在光刻膠或topcoat表面干燥后將形成水跡，嚴重影響曝光成像質(zhì)量。目前該 方案的密封結(jié)構(gòu)， 一般采用氣密封構(gòu)件環(huán)繞投影透鏡組末端元件和襯底之間的 縫隙流場。在密封構(gòu)件和襯底的表面之間，氣密封技術(shù)(例如參見專 200310120944.4，美國專利US10/705816)通過在環(huán)繞填充流場周邊施加高壓氣 體，將液體限定在一定流場區(qū)域內(nèi)。
這些密封元件存在一些不足
襯底高速運動狀態(tài)下，由于分子附著力的作用，靠近襯底的液體將隨襯底 發(fā)生牽拉運動，并由此導(dǎo)致流場邊界形態(tài)迅速發(fā)生變化。這種變化在不同邊界
位置均不一樣，主要表現(xiàn)在動態(tài)接觸角大小的變化，即與襯底運動方向相同 的前進接觸角將變大，而與襯底運動方向相反的后退接觸角將變小。前進接觸 角變大，使得外界氣體更易被巻吸到流場中形成氣泡，從而影響流場的均一性 和曝光成像質(zhì)量；后退接觸角變小，使得邊界液體更容易牽拉到流場外圍導(dǎo)致 液體泄漏，并由此形成一系列缺陷(如水跡)。
當前通常采用的均壓氣密封方式無法對流場邊界進行自適應(yīng)補償，這是因 為較小的氣密封壓力將使得在前進接觸角處位置變得更加容易泄漏，而較大的 氣密封壓力將增加在后退接觸角處的液體氣泡巻吸的可能性，氣體密封最優(yōu)壓
3力伴隨著流場邊界的高速動態(tài)變化而變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于光刻機的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置，根據(jù)流 場邊界的形態(tài)變化與壓力波動情況，實時調(diào)整不同密封氣體流量，從而獲得高 度穩(wěn)定的邊界場邊。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
在投影透鏡組和襯底之間設(shè)置的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置；其特征在于所 述的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置，由內(nèi)構(gòu)件、中構(gòu)件、外構(gòu)件和形變件組組成； 其中
1) 內(nèi)構(gòu)件內(nèi)構(gòu)件下表面開有6 8個內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽，每個內(nèi)構(gòu) 件底部張力環(huán)形槽頂部均開有環(huán)形通孔；
2) 形變件組形變件組為成環(huán)狀分布的四個相同的獨立的形變件構(gòu)成，每 個形變件下部均開有與內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽相同個數(shù)的凸槽，整個形變件組 下部的凸槽分別嵌在環(huán)形通孔中，環(huán)形通孔的上表面與形變件組凸槽底部緊貼；
3) 中構(gòu)件中構(gòu)件為一環(huán)狀體，中構(gòu)件的內(nèi)壁面和內(nèi)構(gòu)件的外壁面和形變 件組的上表面，共同構(gòu)成回氣通道；
4) 外構(gòu)件外構(gòu)件為一環(huán)狀體，外構(gòu)件頂部由中心向外依次均開有四個等 分分布的注氣通孔和回氣通孔；外構(gòu)件的內(nèi)壁面和中構(gòu)件的外壁面，共同構(gòu)成 注氣通道；注氣通道與外構(gòu)件底面角度為10度 30度。
所述環(huán)形通孔均為直徑為1.5 2.5mm的通孔。 本發(fā)明具有的有益效果-
(1) 根據(jù)流場邊界的形態(tài)變化與壓力波動，實時調(diào)整密封氣體流量，確保 流場的高度穩(wěn)定性，從而為進一步提高襯底運動速度，提高產(chǎn)能創(chuàng)造了有利條 件。
(2) 襯底高速運動狀態(tài)下，可避免后退接觸角處因密封氣體流量過大導(dǎo)致 邊緣流場氣泡巻吸，以及前進接觸角處因密封氣體流量不足引起液體泄漏，有 效的控制了浸沒式光刻缺陷的兩大來源。
(3) 不采用主動控制手段，不存在累積誤差。


圖1是本發(fā)明與投影透鏡組相裝配的簡化示意圖。 圖2是本發(fā)明的P-P爆炸剖面視圖。 圖3是表征襯底靜止狀態(tài)下工作原理圖。圖4是表征襯底由中心向外部運動時的密封原理圖。
圖5是表征襯底由外部向中心運動時的密封原理圖。
圖中1、投影透鏡組，2、浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置，2A、內(nèi)構(gòu)件，2B、 中構(gòu)件，2C、外構(gòu)件，2D、形變件組，3、襯底，4、注氣通道，5、回氣通道， 6、內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽，7、環(huán)形通孔，8、浸沒流場，9、注氣通孔，10、 回氣通孔。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖l、圖2、圖3所示，本發(fā)明在投影透鏡組1和襯底3之間設(shè)置的浸沒 自適應(yīng)氣體密封裝置2;其特征在于所述的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置2，由內(nèi)構(gòu) 件2A、中構(gòu)件2B、外構(gòu)件2C和形變件組2D組成；其中
1) 內(nèi)構(gòu)件2A:內(nèi)構(gòu)件2A下表面開有6 8個內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽6， 每個內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽6頂部均開有環(huán)形通孔7;
2) 形變件組2D:形變件組2D為成環(huán)狀分布的四個相同的獨立的形變件構(gòu) 成，每個形變件下部均開有與內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽6相同個數(shù)的凸槽，整個 形變件組2D下部的凸槽分別嵌在環(huán)形通孔7中，環(huán)形通孔7的上表面與形變件 組2D凸槽底部緊貼；
2) 中構(gòu)件2B:中構(gòu)件2B為一環(huán)狀體，中構(gòu)件2B的內(nèi)壁面和內(nèi)構(gòu)件2A 的外壁面和形變件組2D的上表面，共同構(gòu)成回氣通道5;
3) 外構(gòu)件2C:外構(gòu)件2C為一環(huán)狀體，外構(gòu)件頂部由中心向外依次均開有 四個等分分布的注氣通孔9和回氣通孔10;外構(gòu)件2C的內(nèi)壁面和中構(gòu)件2B的 外壁面，共同構(gòu)成注氣通道4;注氣通道4與外構(gòu)件2C底面角度為10度 30 度。
所述環(huán)形通孔7均為直徑為1.5 2.5mm的通孔。
內(nèi)構(gòu)件2A，中構(gòu)件2B和外構(gòu)件2C三部分之間的接合面為平面，連接方式 采用螺栓緊固；內(nèi)構(gòu)件2A與形變件組2D采用粘結(jié)緊固。
圖1示意性地表示了本發(fā)明實施方案的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置2與投影 透鏡組1的裝配，本裝置可以在分步重復(fù)或者步進掃描式光刻設(shè)備中應(yīng)用。在 曝光過程中，從光源(圖中未給出)發(fā)出的光(如ArF或F2準分子激光)通 過對準的掩模版(圖中未給出)，投影透鏡組1和充滿浸沒液體的透鏡一襯底3 間縫隙流場，對襯底3表面的光刻膠進行曝光。
圖2、圖3所示，本發(fā)明裝置是由內(nèi)構(gòu)件2A、中構(gòu)件2B、外構(gòu)件2C和形變件組2D組成。
內(nèi)構(gòu)件2A下表面開有6 8組內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽6，內(nèi)構(gòu)件底部張力 環(huán)形槽6頂部開有環(huán)形通孔7，內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽6頂部連通環(huán)形通孔7底 部，環(huán)形通孔7上表面與形變件組2D凸槽底部表面固定。
形變件組2D為成環(huán)狀分布的四個相同的獨立的形變件，形變件可以是氣囊 或是皮囊，各個形變件上體部分為薄1/4圓環(huán)體，形變件下體部分為6 8個凸 槽；形變件凸槽嵌套在細通孔陣列7內(nèi)。
中構(gòu)件2B為一環(huán)狀體，環(huán)套在內(nèi)構(gòu)件2A外面，中構(gòu)件2B的內(nèi)壁面和內(nèi) 構(gòu)件2A的外壁面，以及形變件組2D的上表面共同構(gòu)成回氣通道5，回氣通道 5的口徑由形變件組2D上表面和中構(gòu)件2B內(nèi)壁面共同決定。外構(gòu)件2C為一環(huán) 狀體，環(huán)套在中構(gòu)件2B的外面，外構(gòu)件2C的內(nèi)壁面和中構(gòu)件2B的外壁面， 共同構(gòu)成注氣通道4。注氣通道4的壁面與外構(gòu)件底面的角度為10度 30度， 確保由注氣通道4注向回氣通道5和浸沒流場8的氣體總量維持不變。外構(gòu)件 頂部由中心向外等分分布各開有四個回氣通孔和注氣通孔。
密封氣體進入注氣通道4后， 一路流經(jīng)密封結(jié)構(gòu)底面作用在浸沒流場8的 彎液面上，對流場實施密封；另一路流經(jīng)回氣通道5后，直接排向大氣。當流 場發(fā)生波動，作用在形變件組2D下表面的壓力將發(fā)生變化，從而迫使形變件組 2D的體積及形變件組2D上表面的位置發(fā)生相應(yīng)變化，改變回氣通道5大小， 最終達到增加或減少作用在流場邊界的密封氣體流量，確保密封的可靠性及穩(wěn) 定性。
圖3所示，在襯底3靜止狀態(tài)時，作用在浸沒流場8邊界的密封氣體均勻 且穩(wěn)定。在浸沒流場8邊界的彎液面處，內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽6對彎液面形 成表面張力，配合由注氣通道4注入的密封氣體的壓力，與由浸沒單元注液裝 置注液壓力傳遞而來的浸沒流場8的壓力達到平衡。由浸沒單元注液裝置注液 壓力傳遞而來的浸沒流場8的壓力，大于由注氣通道4注入的密封氣體的壓力， 是本發(fā)明正常工作的前提。
圖4所示，在襯底3由中心高速向外部運動時，由于液體的附著力的作用， 表面張力、氣密封壓力與浸沒流場8壓力的平衡被破壞，襯底3將牽拉浸沒流 場8向外運動，每突破一層表面張力結(jié)構(gòu)，液體在浸沒流場8壓力作用下，將 充滿環(huán)形通孔7中的其中一個通孔，并通過該通孔將浸沒流場壓力8作用于形 變件組2D的下表面；由于浸沒流場8的壓力大于氣密封壓力，因此浸沒流場8 壓力作用于形變組2D下表面，將迫使形變件組2D上表面向上運動，從而減小
6回氣通道5的口徑，減少進入回氣通道5的氣體。因為由注氣通道4注向回氣 通道5和浸沒流場8的氣體總量維持不變，所以減少進入回氣通道5的氣體， 將增大作用于浸沒流場8邊界的密封氣體流量。伴隨著不同的硅片牽拉速度和 注液壓力，密封氣體流量實時的變化，在控制液體因受到襯底3牽拉導(dǎo)致泄漏 的同時，確保了浸沒流場8的高度穩(wěn)定性。
圖5所示，在襯底3由外部向中心運動時，浸沒流場8邊界的動態(tài)接觸角 迅速變大，如果保持較高的氣密封壓力，將極易導(dǎo)致氣泡巻吸的發(fā)生，從而影 響浸沒流場8的均一性，造成曝光成像缺陷。圖5中所示，由于浸沒流場8液 體受到襯底3的牽拉向內(nèi)流動，作用于形變件組2D的下表面的壓力也逐漸變小， 因而形變件組2D上表面下移，回氣通道5的口徑變大，最終導(dǎo)致施加在浸沒流 場8邊界的密封氣體流場實時減小，抑制了氣密封壓力過大對浸沒流場8形成 的沖擊以及氣泡巻吸的發(fā)生。
權(quán)利要求
1. 一種用于光刻機的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置，在投影透鏡組(1)和襯底(3)之間設(shè)置的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置(2)；其特征在于所述的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置(2)，由內(nèi)構(gòu)件(2A)、中構(gòu)件(2B)、外構(gòu)件(2C)和形變件組(2D)組成；其中1)內(nèi)構(gòu)件(2A)內(nèi)構(gòu)件(2A)下表面開有6～8個內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽(6)，每個內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽(6)頂部均開有環(huán)形通孔(7)；2)形變件組(2D)形變件組(2D)為成環(huán)狀分布的四個相同的獨立的形變件構(gòu)成，每個形變件下部均開有與內(nèi)構(gòu)件底部張力環(huán)形槽(6)相同個數(shù)的凸槽，整個形變件組(2D)下部的凸槽分別嵌在環(huán)形通孔(7)中，環(huán)形通孔(7)的上表面與形變件組(2D)凸槽底部緊貼；3)中構(gòu)件(2B)中構(gòu)件(2B)為一環(huán)狀體，中構(gòu)件(2B)的內(nèi)壁面和內(nèi)構(gòu)件(2A)的外壁面和形變件組(2D)的上表面，共同構(gòu)成回氣通道(5)；4)外構(gòu)件(2C)外構(gòu)件(2C)為一環(huán)狀體，外構(gòu)件頂部由中心向外依次均開有四個等分分布的注氣通孔(9)和回氣通孔(10)；外構(gòu)件(2C)的內(nèi)壁面和中構(gòu)件(2B)的外壁面，共同構(gòu)成注氣通道(4)；注氣通道(4)與外構(gòu)件(2C)底面角度為10度～30度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光刻機的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置，其 特征在于所述環(huán)形通孔(7)均為直徑為1.5 2.5mm的通孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于光刻機的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置。浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置是在投影透鏡組和襯底之間設(shè)置的裝置，所述的浸沒自適應(yīng)氣體密封裝置由內(nèi)構(gòu)件，中構(gòu)件，外構(gòu)件和形變件組組成。在襯底高速運動對液體產(chǎn)生牽拉作用的過程中，縫隙流場的邊界形態(tài)會發(fā)生相應(yīng)變化。采用自適應(yīng)密封結(jié)構(gòu)，可根據(jù)襯底運動方向及速度大小實時調(diào)整密封氣體通道口徑大小，使不同位置所用密封氣體流量發(fā)生相應(yīng)變化，從而抑制密封邊界不同位置由于密封氣體壓力不足導(dǎo)致的液體泄漏，及密封氣體壓力過大導(dǎo)致的氣泡卷吸，實現(xiàn)自適應(yīng)密封功能，增強了氣密封的可靠性及穩(wěn)定性。
文檔編號G03F7/20GK101452218SQ20081016417
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者新 傅, 李小平, 王利軍, 暉 陳, 龔國芳 申請人:浙江大學(xué);上海微電子裝備有限公司