專利名稱：用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及浸沒式光刻(Immersion Lithography)系統(tǒng)中的流場密封及回收控制的裝置，特別是涉及一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置。
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并曝光到涂過光刻膠的硅片上。它包括一個激光光源、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(zhǔn)系統(tǒng)和一個涂有光敏光刻膠的基底。浸沒式光刻系統(tǒng)在投影透鏡和基底之間的縫隙中填充某種浸沒液體，通過提高該縫隙中介質(zhì)的折射率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。目前常采用的方案是將液體限定在基底上方和投影裝置的末端元件之間的局部區(qū)域內(nèi)。在步進(jìn)-掃描式光刻設(shè)備中，基底在曝光過程中高速的進(jìn)行掃描運動，這種高速運動將把浸沒液體帶離縫隙，即會導(dǎo)致液體泄漏。泄漏的液體將在光刻膠或Topcoat表面形成水跡，嚴(yán)重影響曝光質(zhì)量。因此，浸沒式光刻技術(shù)中必須重點解決浸沒液體的密封問題。目前已有的用于浸沒式光刻的磁流體密封中的注入及回收裝置參見國際專利 W02006/130338 Al，并將其全文作為參考引入。該專利中采用永磁體或通以恒定電流的電磁鐵代替永磁體；采用高壓泵將磁流體泵入磁極之間縫隙中，采用低壓泵在另一端回收磁流體；采用移動磁極、給底部電磁鐵通斷電以及改變磁極縫隙內(nèi)的壓強等方式來實現(xiàn)磁流體與基底的接觸和不接觸。該注入及回收裝置存在一些不足
(1)對磁流體磁性顆粒尺寸的要求很高；該專利中磁場的磁勵線方向是恒定不變的， 當(dāng)磁流體中磁性顆粒的尺寸較大時，布朗運動的能量不足以克服磁場力對磁性顆粒的吸弓丨，從而出現(xiàn)磁流體分層以及沉降的現(xiàn)象。(2)對注入和回收磁流體的壓力和流量的控制精度要求很高；密封環(huán)內(nèi)磁流體的量必須保證在一個合適范圍內(nèi)，而注入和回收是一個動態(tài)平衡的過程，回收過程易產(chǎn)生氣液兩相流回收，造成構(gòu)件的振動并產(chǎn)生噪聲。(3)構(gòu)件在光刻過程中產(chǎn)生的相對運動對光路系統(tǒng)以及整個光刻機系統(tǒng)存在
潛在威脅；依靠移動磁極來控制磁流體與基底的接觸和不接觸對磁極的運動精度要求很高，必須減少由于磁極移動對光路系統(tǒng)以及整個光刻機系統(tǒng)的影響。(4)通過給底部電磁鐵通斷電來控制磁流體與基底的接觸和不接觸將使基底吸盤的結(jié)構(gòu)變的非常復(fù)雜；底部電磁鐵的安裝將改變基底吸盤的結(jié)構(gòu)，增加基底吸盤的重量，將對光刻機的運動系統(tǒng)提出更高的要求。(5)采用移動磁極、給底部電磁鐵通斷電以及改變磁極縫隙內(nèi)的壓強等方式均僅依靠磁流體自身的表面張力來保持磁流體與基底不接觸時磁流體的形態(tài)；當(dāng)磁流液滴較大或磁流體與基底由接觸到非接觸這個過程時，表面張力將可能不足以克服重力作用而無法有效地進(jìn)行注入和回收。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明包括在投影透鏡組和襯底之間設(shè)置的磁流體注入和回收裝置。所述的磁流體注入和回收裝置包括蓋板、第一外側(cè)磁極、第一電磁鐵組、第一內(nèi)側(cè)磁極、多孔介質(zhì)、注液口、 第二外側(cè)磁極、磁流體、第二電磁鐵組、第二內(nèi)側(cè)磁極和密封固定環(huán)；其中
1)蓋板
其頂部開有提供注液緩沖腔和回收緩沖腔各自對外連接通道注液緩沖腔管路接口和回收緩沖腔管路接口 ；其頂部開有提供第一回收腔和第二回收腔對應(yīng)的連接氣壓泵的氣壓泵管路接口 ；其底部有對應(yīng)于第一外側(cè)磁極和第一內(nèi)側(cè)磁極的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組的齒槽；
2)第一外側(cè)磁極
在構(gòu)件最外側(cè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其頂部有對應(yīng)于蓋板的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組的齒槽；其底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一內(nèi)側(cè)磁極形成密封腔，與第二外側(cè)磁極形成第一回收腔；
3)第二外側(cè)磁極
為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于第二內(nèi)側(cè)磁極的外徑，外徑小于第一外側(cè)磁極的內(nèi)徑；頂部有對應(yīng)于第二內(nèi)側(cè)磁極圓周均布的用于固定第二電磁鐵組的齒槽；底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一外側(cè)磁極形成第一回收腔；
4)第二內(nèi)側(cè)磁極
為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于第一內(nèi)側(cè)磁極的外徑，外徑小于第二外側(cè)磁極的內(nèi)徑；頂部有對應(yīng)于第二外側(cè)磁極的圓周均布的用于固定第二電磁鐵組的齒槽；底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一內(nèi)側(cè)磁極形成第二回收腔；
5)第一內(nèi)側(cè)磁極
為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于多孔介質(zhì)的外徑，外徑小于第二內(nèi)側(cè)磁極的內(nèi)徑；頂部外側(cè)有對應(yīng)于第一外側(cè)磁極的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組的齒槽；底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一外側(cè)磁極形成密封腔，與第二內(nèi)側(cè)磁極形成第二回收腔；其內(nèi)側(cè)下表面經(jīng)超憎水處理，呈圓錐形，下邊緣的直徑比上邊緣的直徑大；
6)密封固定環(huán)
為三層環(huán)狀結(jié)構(gòu)，第一層填充第一外側(cè)磁極和第二外側(cè)磁極之間的間隙并開有通氣孔，第二層填充第二外側(cè)磁極和第二內(nèi)側(cè)磁極之間的間隙，第三層填充第二內(nèi)側(cè)磁極和第一內(nèi)側(cè)磁極之間的間隙并開有通氣孔；
7)多孔介質(zhì)
為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于注液口的外徑，外徑小于第一內(nèi)側(cè)磁極的內(nèi)徑；與注液口和第一內(nèi)側(cè)磁極一起組成回收緩沖腔；
8)注液口
構(gòu)件中最內(nèi)側(cè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于物鏡安放空間的外徑，外徑小于第一內(nèi)側(cè)磁極的內(nèi)徑；開有注液緩沖腔，緩沖腔內(nèi)圓周均布注液孔。
所述的繞向相同的第一電磁鐵組和第二電磁鐵組通以同相位交變電流時，所述的第一外側(cè)磁極、第一電磁鐵組、第一內(nèi)側(cè)磁極以及填充于密封腔內(nèi)的磁流體組成閉合的第一密封磁回路；所述的第二外側(cè)磁極、第二電磁鐵組、第二內(nèi)側(cè)磁極以及填充于密封腔內(nèi)的磁流體組成閉合的第二密封磁回路；
所述的氣壓泵管路接口能與氣壓泵相連，氣壓泵往第一回收腔和第二回收腔上方的腔體內(nèi)注入氣體，提高其內(nèi)部壓強，加強該裝置的磁流體注入能力；
所述的繞向相同的第一電磁鐵組和第二電磁鐵組通以反相位交變電流時，所述的第一外側(cè)磁極、第一電磁鐵組、第一內(nèi)側(cè)磁極、填充于第二回收腔內(nèi)的磁流體、第二內(nèi)側(cè)磁極、第二電磁鐵組、第二外側(cè)磁極以及填充于第一回收腔內(nèi)的磁流體組成閉合的回收磁回路；
所述的氣壓泵管路接口能與氣壓泵相連，氣壓泵從第一回收腔和第二回收腔上方的腔體內(nèi)抽出氣體，降低其內(nèi)部壓強，加強該裝置的磁流體回收能力；
所述的第一內(nèi)側(cè)磁極的內(nèi)側(cè)下表面經(jīng)超憎水處理，呈圓錐形，下邊緣的直徑比上邊緣的直徑大。本發(fā)明具有的有益效果是
(1)磁流體由于受磁極的吸引，能夠抵抗更大的由基底高速掃描所帶來的剪切力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的基底掃描速度下的非接觸式密封。(2)采用通以交變電流的電磁鐵產(chǎn)生交變的磁場，有效地解決了磁流體在恒定磁場中易出現(xiàn)分層和沉降等問題，對磁流體磁性顆粒尺寸的要求大大降低。(3)繞向相同的第一電磁鐵組和第二電磁鐵組通以同相位交變電流時，第一外側(cè)磁極、第一內(nèi)側(cè)磁極以及填充于密封腔內(nèi)的磁流體組成閉合的第一密封回路；第二外側(cè)磁極、第二電磁鐵組、第二內(nèi)側(cè)磁極以及填充于密封腔內(nèi)的磁流體組成閉合的第二密封回路； 第一密封回路和第二密封回路具有相同的磁場方向趨勢，在密封腔內(nèi)磁場疊加磁場強度得到加強，使磁流體束縛在密封腔內(nèi)，在浸沒流場外側(cè)形成環(huán)狀磁流體注入圈，隔絕浸沒液體和外界空氣。(4)由磁流體組成的密封環(huán)，能夠提高浸沒流場的內(nèi)部的系統(tǒng)背壓，抑制浸沒流場體積的波動，從而減小由此帶來的振動。(5)繞向相同的第一電磁鐵組和第二電磁鐵組通以反相位交變電流時，所述的第一外側(cè)磁極、第一電磁鐵組、第一內(nèi)側(cè)磁極、填充于第一回收腔、第二回收腔內(nèi)的磁流體、第二內(nèi)側(cè)磁極、第二電磁鐵組、第二外側(cè)磁極以及填充于回收腔內(nèi)的磁流體組成閉合的第一回收磁回路；該裝置可從磁流體注入狀態(tài)下回收密封腔內(nèi)的磁流體，從而實現(xiàn)停機或密封狀態(tài)的切換。(6)通過改變腔體內(nèi)部壓強以及改變磁路相結(jié)合的方式，有效地增強了磁流體注入和回收的能力。(7)第一內(nèi)側(cè)磁極的內(nèi)側(cè)下表面經(jīng)超憎水處理，呈圓錐形，下邊緣的直徑比上邊緣的直徑大；在低速掃描情況下，可依靠浸沒液體的本身張力實現(xiàn)密封，并當(dāng)浸沒液體和磁流體相接觸時，表面張力作為驅(qū)動力實現(xiàn)浸沒液體和磁流體的分離。


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)明的爆炸剖面視圖。圖3是本發(fā)明的浸沒單元下視圖。圖4是浸沒單元的等軸側(cè)視圖。圖5是本發(fā)明表征注液保持控制的局部放大剖面視圖。圖6是本發(fā)明表征回收控制的局部放大剖面視圖。圖7是本發(fā)明氣壓泵輔助下表征注液保持控制的局部放大剖面視圖。圖8是本發(fā)明氣壓泵輔助下表征回收控制的局部放大剖面視圖。圖中1、投影透鏡組，2、磁流體注入和回收裝置，2A、蓋板，2B、第一外側(cè)磁極，2C、 第一電磁鐵組，2D、第一內(nèi)側(cè)磁極，2E、多孔介質(zhì)，2F、注液口，2G、第二外側(cè)磁極，2H、磁流體， 21、第二電磁鐵組，2J、第二內(nèi)側(cè)磁極，2K、密封固定環(huán)，3、基底，4、注液孔，5、密封腔，6、注液緩沖腔，7、回收緩沖腔，8、浸沒流場，9、超憎水表面，10、注液緩沖腔管路接口，11、回收緩沖腔管路接口，12、第一回收腔，13、第二回收腔，14、氣壓泵管路接口，15、氣壓泵。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖1-圖6所示，本發(fā)明包括在投影透鏡組1和基底3之間設(shè)置的磁流體注入和回收裝置2。所述的磁流體注入和回收裝置包括蓋板2A、第一外側(cè)磁極2B、第一電磁鐵組 2C、第一內(nèi)側(cè)磁極2D、多孔介質(zhì)2E、注液口 2F、第二內(nèi)側(cè)磁極2J、磁流體2H、第二電磁鐵組 21、第二外側(cè)磁極2G和密封固定環(huán)I組成；其中
1)蓋板2A
其頂部開有提供注液緩沖腔6和回收緩沖腔7各自對外連接通道注液緩沖腔管路接口 10和回收緩沖腔管路接口 11;其頂部開有提供第一回收腔12和第二回收腔13對應(yīng)的連接氣壓泵15的氣壓泵管路接口 14 ；其底部有對應(yīng)于第一外側(cè)磁極2B和第一內(nèi)側(cè)磁極2D的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組2C的齒槽；
2)第一外側(cè)磁極2B
在構(gòu)件最外側(cè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其頂部有對應(yīng)于蓋板2A的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組2C的齒槽；其底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一內(nèi)側(cè)磁極2D形成密封腔5， 與第二外側(cè)磁極2G形成第一回收腔12 ；
3)第二外側(cè)磁極2G
為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于第二內(nèi)側(cè)磁極2J的外徑，外徑小于第一外側(cè)磁極2B的內(nèi)徑； 頂部有對應(yīng)于第二內(nèi)側(cè)磁極2J圓周均布的用于固定第二電磁鐵組21的齒槽；底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一外側(cè)磁極2B形成第一回收腔12 ；
4)第二內(nèi)側(cè)磁極2J:
為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于第一內(nèi)側(cè)磁極2D的外徑，外徑小于第二外側(cè)磁極2G的內(nèi)徑； 頂部有對應(yīng)于第二外側(cè)磁極2G的圓周均布的用于固定第二電磁鐵組21的齒槽；底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一內(nèi)側(cè)磁極2D形成第二回收腔13 ；
5)第一內(nèi)側(cè)磁極2D:
為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于多孔介質(zhì)2E的外徑，外徑小于第二內(nèi)側(cè)磁極2J的內(nèi)徑；頂部外側(cè)有對應(yīng)于第一外側(cè)磁極2B的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組2C的齒槽；底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一外側(cè)磁極2B形成密封腔5，與第二內(nèi)側(cè)磁極2J形成第二回收腔13 ；其內(nèi)側(cè)下表面經(jīng)超憎水處理，呈圓錐形，下邊緣的直徑比上邊緣的直徑大；
6)密封固定環(huán)I
為三層環(huán)狀結(jié)構(gòu)，第一層填充第一外側(cè)磁極2B和第二外側(cè)磁極2G之間的間隙并開有通氣孔，第二層填充第二外側(cè)磁極2G和第二內(nèi)側(cè)磁極2J之間的間隙，第三層填充第二內(nèi)側(cè)磁極2J和第一內(nèi)側(cè)磁極2D之間的間隙并開有通氣孔；
7)多孔介質(zhì)2E
為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于注液口 2F的外徑，外徑小于第一內(nèi)側(cè)磁極2D的內(nèi)徑；與注液口 2F和第一內(nèi)側(cè)磁極2D —起組成回收緩沖腔7 ；
8)注液口2F
在構(gòu)件中最內(nèi)側(cè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于物鏡安放空間的外徑，外徑小于第一內(nèi)側(cè)磁極2D的內(nèi)徑；開有注液緩沖腔6，緩沖腔內(nèi)圓周均布注液孔4。所述的繞向相同的第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21通以同相位交變電流時， 所述的第一外側(cè)磁極2B、第一電磁鐵組2C、第一內(nèi)側(cè)磁極2D以及填充于密封腔5內(nèi)的磁流體2H組成閉合的第一密封回路；所述的第二外側(cè)磁極2G、第二電磁鐵組21、第二內(nèi)側(cè)磁極 2J以及填充于密封腔5內(nèi)的磁流體2H組成閉合的第二密封回路；
所述的氣壓泵管路接口 14能與氣壓泵15相連，氣壓泵15往第一回收腔12和第二回收腔13上方的腔體內(nèi)注入氣體，提高其內(nèi)部壓強，加強該裝置的磁流體注入能力；
所述的繞向相同的第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21通以反相位交變電流時，所述的第一外側(cè)磁極2B、第一電磁鐵組2C、第一內(nèi)側(cè)磁極2D、填充于第二回收腔12內(nèi)的磁流體 2H、第二內(nèi)側(cè)磁極2J、第二電磁鐵組21、第二外側(cè)磁極2G以及填充于第一回收腔13內(nèi)的磁流體2H組成閉合的回收磁回路；
所述的氣壓泵管路接口 14能與氣壓泵15相連，氣壓泵15從第一回收腔12和第二回收腔13上方的腔體內(nèi)抽出氣體，降低其內(nèi)部壓強，加強該裝置的磁流體回收能力；
所述的第一內(nèi)側(cè)磁極2D的內(nèi)側(cè)下表面經(jīng)超憎水處理，呈圓錐形，下邊緣的直徑比上邊緣的直徑大。圖1示意性地表示了本發(fā)明實施方案的磁流體注入和回收裝置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(jìn)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(如氟化氪或氟化氬準(zhǔn)分子激光)通過對準(zhǔn)的掩膜版(圖中未給出)、投影透鏡組1和充滿浸沒液體的透鏡-基底間的浸沒流場8，對基底3表面的光刻膠進(jìn)行曝光。第一外側(cè)磁極2B和第一內(nèi)側(cè)磁極2D的下端面相互平齊，第二外側(cè)磁極2G和第二內(nèi)側(cè)磁極2J的下端面相互平齊，用絕磁材料填充第一外側(cè)磁極2B與第二外側(cè)磁極2G、 第二外側(cè)磁極2G與第二內(nèi)側(cè)磁極2J以及第二內(nèi)側(cè)磁極2J與第一內(nèi)側(cè)磁極2D之間的間隙形成密封固定環(huán)I ；第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21分別固定在磁極對I和磁極對II 對應(yīng)的半圓形齒槽上；第一內(nèi)側(cè)磁極2D內(nèi)側(cè)圓錐面的上邊緣和多孔介質(zhì)2E以及注液口 2F 的下端面平齊；連接方式依照具體的工況要求采用粘接或者螺栓緊固。圖1、圖2、圖3、圖4所示，浸沒單元蓋板2A、第一外側(cè)磁極2B、第一電磁鐵組2C、 第一內(nèi)側(cè)磁極2D、多孔介質(zhì)2E、注液口 2F、第二內(nèi)側(cè)磁極2J、磁流體2H、第二電磁鐵組21、 第二外側(cè)磁極2G和密封固定環(huán)觀十一部分組成。浸沒液體從注液緩沖腔管路接口 10進(jìn)入注液緩沖腔6，通過注液孔4充滿透鏡組1與基底3之間的浸沒流場8，通過多孔介質(zhì)2E， 進(jìn)入回收緩沖腔7，最終通過回收緩沖腔管路接口 11排出浸沒單元。注液與回收方式可依照具體的工況采用主動注液主動回收、被動注液主動回收以及主動注液被動回收。電磁鐵組以浸沒單元中心為圓心呈輻狀排列，第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21呈上下兩層間隔排列。圖5所示，繞向相同的第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21通以同相位交變電流 (波形可以為包括正弦波在內(nèi)的其他波形)時，所述的第一外側(cè)磁極2B、第一電磁鐵組2C、 第一內(nèi)側(cè)磁極2D以及填充于密封腔5內(nèi)的磁流體2H組成閉合的第一密封回路；所述的第二外側(cè)磁極2G、第二電磁鐵組21、第二內(nèi)側(cè)磁極2J以及填充于密封腔5內(nèi)的磁流體2H組成閉合的第二密封回路；第一密封回路和第二密封回路的磁力線走向相同，在密封腔5內(nèi)的磁場得到加強，回收腔12和回收腔13中的磁流體2H由于磁力吸引進(jìn)入密封腔5內(nèi)，在浸沒流場8外側(cè)形成密閉的密封環(huán)。交變電流產(chǎn)生交變的磁場，交變電流的頻率和強度控制密封環(huán)的密封能力，為保證磁流體2H不在磁力以及重力作用下出現(xiàn)分層，這些參數(shù)與磁流體2H的性質(zhì)以及掃描速度有關(guān)。在基底3低速掃描狀態(tài)下，浸沒流場8與磁流體2H不相接觸；浸沒流場8僅依靠第一內(nèi)側(cè)磁極2D內(nèi)側(cè)的超憎水表面9進(jìn)行密封；浸沒流場8和磁流體2H之間為壓縮氣體，對浸沒流場8體積的改變起到抑制作用，從而抑制由此帶來的機械振動。在基底3高速掃描狀態(tài)下，浸沒流場8在基底的牽拉作用下與磁流體2H之間會出現(xiàn)小范圍的接觸；在掃描方向改變時依靠第一內(nèi)側(cè)磁極2D內(nèi)側(cè)的超憎水表面9提供磁流體2H和浸沒流場8在此處兩相分離的驅(qū)動力，盡可能減少浸沒流場8與磁流體2H的接觸時間，并通過多孔介質(zhì)2E盡快回收與磁流體2H接觸過的浸沒液體。圖6所示，繞向相同的第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21通以反相位交變電流 (波形可以為包括正弦波在內(nèi)的其他波形)時，所述的第一外側(cè)磁極2B、第一電磁鐵組2C、 第一內(nèi)側(cè)磁極2D、填充于第二回收腔12內(nèi)的磁流體2H、第二內(nèi)側(cè)磁極2J、第二電磁鐵組 21、第二外側(cè)磁極2G以及填充于第一回收腔13內(nèi)的磁流體2H組成閉合的回收磁回路；由于繞向相同的第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21通以反相位交變電流，密封腔5內(nèi)的磁場減弱，而回收腔12和回收腔13內(nèi)的磁場得到加強；磁流體2H從密封腔5流入回收腔12 和回收腔13內(nèi)，第一內(nèi)側(cè)磁極2D內(nèi)側(cè)的超憎水表面9提供磁流體2H和浸沒流場8兩相分離的驅(qū)動力，從而實現(xiàn)磁流體2H的回收和保存。圖7所示，繞向相同的第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21通以同相位交變電流 (波形可以為包括正弦波在內(nèi)的其他波形)時，所述的第一外側(cè)磁極2B、第一電磁鐵組2C、 第一內(nèi)側(cè)磁極2D以及填充于密封腔5內(nèi)的磁流體2H組成閉合的第一密封回路；所述的第二外側(cè)磁極2G、第二電磁鐵組21、第二內(nèi)側(cè)磁極2J以及填充于密封腔5內(nèi)的磁流體2H組成閉合的第二密封回路；第一密封回路和第二密封回路的磁力線走向相同，在密封腔5內(nèi)的磁場得到加強，同時氣壓泵15往回收腔12和回收腔13上方相連的腔體內(nèi)注入氣體，增大內(nèi)部壓強，回收腔12和回收腔13中的磁流體2H由于磁力吸引和內(nèi)部壓強作用進(jìn)入密封腔5內(nèi)，在浸沒流場8外側(cè)形成密閉的密封環(huán)。交變電流產(chǎn)生交變的磁場，交變電流的頻率和強度控制密封環(huán)的密封能力，為保證磁流體2H不在磁力以及重力作用下出現(xiàn)分層，這些參數(shù)與磁流體2H的性質(zhì)以及掃描速度有關(guān)。在基底3低速掃描狀態(tài)下，浸沒流場8與磁流體2H不相接觸；浸沒流場8僅依靠第一內(nèi)側(cè)磁極2D內(nèi)側(cè)的超憎水表面9進(jìn)行密封；浸沒流場8和磁流體2H之間為壓縮氣體，對浸沒流場8體積的改變起到抑制作用，從而抑制由此帶來的機械振動。在基底3高速掃描狀態(tài)下，浸沒流場8在基底的牽拉作用下與磁流體 2H之間會出現(xiàn)小范圍的接觸；在掃描方向改變時依靠第一內(nèi)側(cè)磁極2D內(nèi)側(cè)的超憎水表面 9提供磁流體2H和浸沒流場8在此處兩相分離的驅(qū)動力，盡可能減少浸沒流場8與磁流體 2H的接觸時間，并通過多孔介質(zhì)2E盡快回收與磁流體2H接觸過的浸沒液體。圖8所示，繞向相同的第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21通以反相位交變電流 (波形可以為包括正弦波在內(nèi)的其他波形)時，所述的第一外側(cè)磁極2B、第一電磁鐵組2C、 第一內(nèi)側(cè)磁極2D、填充于第二回收腔12內(nèi)的磁流體2H、第二內(nèi)側(cè)磁極2J、第二電磁鐵組 21、第二外側(cè)磁極2G以及填充于第一回收腔13內(nèi)的磁流體2H組成閉合的回收磁回路；由于繞向相同的第一電磁鐵組2C和第二電磁鐵組21通以反相位交變電流，密封腔5內(nèi)的磁場減弱，而回收腔12和回收腔13內(nèi)的磁場得到加強；同時氣壓泵15從回收腔12和回收腔 13上方相連的腔體內(nèi)吸出氣體，磁流體2H由于磁力吸引和內(nèi)部壓強作用從密封腔5流入回收腔12和回收腔13內(nèi)，第一內(nèi)側(cè)磁極2D內(nèi)側(cè)的超憎水表面9提供磁流體2H和浸沒流場 8兩相分離的驅(qū)動力，從而實現(xiàn)磁流體2H的回收和保存。綜上所述，本發(fā)明區(qū)別于文獻(xiàn)中已有的用于浸沒式光刻的磁流體密封結(jié)構(gòu)，提供了一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收控制裝置。通過采用通以交變電流的電磁鐵產(chǎn)生交變的磁場，有效地解決了磁流體在恒定磁場中易出現(xiàn)分層和沉降等問題，對磁流體磁性顆粒尺寸的要求大大降低。通過采用內(nèi)外雙層磁極結(jié)構(gòu)，以改變磁路的方式有效地解決了磁流體的注入和回收問題；由于通過改變磁路的方式來實現(xiàn)對磁流體的控制主要依靠磁場對磁性粒子的吸引力，磁流體的表面張力對磁流體的形態(tài)保持只起輔助作用，有效地解決了磁流液滴過大以及表面接觸而帶來的注入和回收問題。通過改變腔體內(nèi)部壓強以及改變磁路相結(jié)合的方式，有效地加強了磁流體注入和回收的能力。通過無相對運動的部件結(jié)構(gòu)，將密封裝置對光刻機系統(tǒng)的影響降到最低。
權(quán)利要求
1.一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置，包括在投影透鏡組(1)和基底 (3)之間設(shè)置的磁流體注入和回收裝置O)；其特征在于所述的磁流體注入和回收裝置包括蓋板(2A)、第一外側(cè)磁極(2B)、第一電磁鐵組(2C)、第一內(nèi)側(cè)磁極(2D)、多孔介質(zhì)QE)、 注液口(2F)、第二外側(cè)磁極(2G)、磁流體QH)、第二電磁鐵組01)、第二內(nèi)側(cè)磁極QJ)和密封固定環(huán)OK)；其中1)蓋板(2A)其頂部開有提供注液緩沖腔(6)和回收緩沖腔(7)各自對外連接通道注液緩沖腔管路接口(10)和回收緩沖腔管路接口(11)；其頂部開有提供第一回收腔(1 和第二回收腔 (13)對應(yīng)的連接氣壓泵(1 的氣壓泵管路接口(14)；其底部有對應(yīng)于第一外側(cè)磁極OB) 和第一內(nèi)側(cè)磁極OD)的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組0C)的齒槽；2)第一外側(cè)磁極(2B)在構(gòu)件最外側(cè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其頂部有對應(yīng)于蓋板OA)的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組0C)的齒槽；其底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一內(nèi)側(cè)磁極0D)形成密封腔(5)，與第二外側(cè)磁極(2G)形成第一回收腔(12)；3)第二外側(cè)磁極(2G)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于第二內(nèi)側(cè)磁極0J)的外徑，外徑小于第一外側(cè)磁極0B)的內(nèi)徑；頂部有對應(yīng)于第二內(nèi)側(cè)磁極0J)圓周均布的用于固定第二電磁鐵組的齒槽；底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一外側(cè)磁極0B)形成第一回收腔(12)；4)第二內(nèi)側(cè)磁極(2J)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于第一內(nèi)側(cè)磁極0D)的外徑，外徑小于第二外側(cè)磁極0G)的內(nèi)徑；頂部有對應(yīng)于第二外側(cè)磁極0G)的圓周均布的用于固定第二電磁鐵組的齒槽; 底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一內(nèi)側(cè)磁極0D)形成第二回收腔(13)；5)第一內(nèi)側(cè)磁極(2D)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于多孔介質(zhì)0E)的外徑，外徑小于第二內(nèi)側(cè)磁極0J)的內(nèi)徑； 頂部外側(cè)有對應(yīng)于第一外側(cè)磁極0B)的圓周均布的用于固定第一電磁鐵組0C)的齒槽； 底部有用于形成磁回路的環(huán)狀磁極，與第一外側(cè)磁極0B)形成密封腔(5)，與第二內(nèi)側(cè)磁極0J)形成第二回收腔(1 ；其內(nèi)側(cè)下表面經(jīng)超憎水處理，呈圓錐形，下邊緣的直徑比上邊緣的直徑大；6)密封固定環(huán)(2K)為三層環(huán)狀結(jié)構(gòu)，第一層填充第一外側(cè)磁極0B)和第二外側(cè)磁極QG)之間的間隙并開有通氣孔，第二層填充第二外側(cè)磁極0G)和第二內(nèi)側(cè)磁極0J)之間的間隙，第三層填充第二內(nèi)側(cè)磁極0J)和第一內(nèi)側(cè)磁極0D)之間的間隙并開有通氣孔；7)多孔介質(zhì)(2E)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于注液口 OF)的外徑，外徑小于第一內(nèi)側(cè)磁極0D)的內(nèi)徑；與注液口 QF)和第一內(nèi)側(cè)磁極0D) —起組成回收緩沖腔(7)；8)注液口(2F)在構(gòu)件中最內(nèi)側(cè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大于物鏡安放空間的外徑，外徑小于第一內(nèi)側(cè)磁極0D)的內(nèi)徑；開有注液緩沖腔(6)，緩沖腔內(nèi)圓周均布注液孔0)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置，其特征在于繞向相同的第一電磁鐵組OC)和第二電磁鐵組通以同相位交變電流時，所述的第一外側(cè)磁極(2B)、第一電磁鐵組(2C)、第一內(nèi)側(cè)磁極QD)以及填充于密封腔(5)內(nèi)的磁流體QH)組成閉合的第一密封磁回路；所述的第二外側(cè)磁極(2G)、第二電磁鐵組(21)、第二內(nèi)側(cè)磁極0J)以及填充于密封腔(5)內(nèi)的磁流體0H)組成閉合的第二密封磁回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置，其特征在于氣壓泵管路接口(14)能與氣壓泵(1 相連，氣壓泵(1 往第一回收腔(1 和第二回收腔(1 上方的腔體內(nèi)注入氣體，提高其內(nèi)部壓強，加強該裝置的磁流體注入能力。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置，其特征在于繞向相同的第一電磁鐵組0C)和第二電磁鐵組通以反相位交變電流時，所述的第一外側(cè)磁極0B)、第一電磁鐵組QC)、第一內(nèi)側(cè)磁極0D)、填充于第二回收腔(1 內(nèi)的磁流體0H)、第二內(nèi)側(cè)磁極(2J)、第二電磁鐵組01)、第二外側(cè)磁極0G)以及填充于第一回收腔(13)內(nèi)的磁流體0H)組成閉合的回收磁回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置，其特征在于氣壓泵管路接口(14)能與氣壓泵(1 相連，氣壓泵(1 從第一回收腔(1 和第二回收腔(1 上方的腔體內(nèi)抽出氣體，降低其內(nèi)部壓強，加強該裝置的磁流體回收能力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置，其特征在于第一內(nèi)側(cè)磁極0D)的內(nèi)側(cè)下表面經(jīng)超憎水處理，呈圓錐形，下邊緣的直徑比上邊緣的直徑大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于浸沒式光刻機的磁流體注入和回收裝置。由電磁鐵、磁極、密封固定環(huán)和磁流體組成的裝置安放在投影透鏡組和基底之間。經(jīng)表面超憎水處理過的內(nèi)側(cè)磁極內(nèi)表面形成用于約束浸沒液體流場的內(nèi)層密封帶；當(dāng)線圈兩個電磁鐵組通以同相位交變電流時，往基底與浸沒單元的縫隙之間注入并保持與浸沒液體不相溶的磁流體形成環(huán)狀的外側(cè)密封帶；當(dāng)通以反相位交變電流時，磁流體進(jìn)入兩對磁極對之間的環(huán)狀空間內(nèi)，實現(xiàn)磁流體的回收。利用流場外側(cè)的磁流體注入圈提高密封功能承受的最大密封壓力以及高速掃描所產(chǎn)生的剪切力；交變的磁場使得對于顆粒尺寸較大的磁流體也能用于密封；磁流體回收實現(xiàn)了密封裝置停機時磁流體的回收和保存功能。
文檔編號G03F7/20GK102207685SQ20111002430
公開日2011年10月5日 申請日期2011年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月22日
發(fā)明者付新, 邵杰杰, 陳文昱 申請人:浙江大學(xué)