專利名稱：浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置，特別是涉及一種在投影透鏡末端元件和硅片之間的縫隙中傳送液體，并保證液體無泄漏的液體傳送及氣密封裝置。
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硅片上。它包括一個(gè)紫外光源、一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)、一塊由芯片圖形組成的投影掩膜版、一個(gè)對準(zhǔn)系統(tǒng)和一個(gè)覆蓋光敏光刻膠的硅片。
浸沒式光刻系統(tǒng)在投影透鏡和硅片之間的縫隙中充滿某種液體，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，從而提高光刻的分辨率和焦深。在步進(jìn)-掃描式光刻設(shè)備中，硅片在曝光過程中高速地進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)，這種高速運(yùn)動(dòng)將把填充液體帶離出縫隙，即會(huì)導(dǎo)致液體泄漏。泄漏的液體將導(dǎo)致光刻設(shè)備的某些部件無法正常工作，比如，監(jiān)測硅片位置的干涉儀。因此，浸沒式光刻技術(shù)中必須重點(diǎn)解決填充液體的密封問題。
CN 1501173A提出了一種光刻投射裝置，采用一氣密封構(gòu)件圍繞投影透鏡末端元件和硅片之間間隙。氣密封在所述氣密封構(gòu)件和硅片的表面之間形成，以密閉間隙中的液體。但是，在其所提出的各種氣密封結(jié)構(gòu)中，氣體密封邊界存在流動(dòng)不均勻、壓力集中等問題，而氣流不均勻一方面不利于液體密封，并在掃描光刻過程中引起泄漏，另一方面可能產(chǎn)生氣泡，而氣泡進(jìn)入投影透鏡和硅片間的曝光場，將影響成像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置。采用氣密封方式，進(jìn)氣和排氣管路均有迷宮式的氣壓均壓結(jié)構(gòu)，在氣體密封邊界得到流動(dòng)穩(wěn)定，壓差均勻的氣流，一方面防止了液體泄漏，另一方面也防止了氣泡產(chǎn)生。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是在浸沒式光刻系統(tǒng)中的投影透鏡和待曝光硅片之間裝有液體傳送及氣密封裝置。所述的液體傳送及氣密封裝置是從下而上依次同軸由帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件、帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件、液體注入和回收零件和頂端蓋裝配而成；帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件和帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件均采用迷宮式的三層環(huán)形氣道結(jié)構(gòu)。
所述的帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件包括沿半徑向軸心方向的第一環(huán)形氣道與第二環(huán)形氣道間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開兩個(gè)第一環(huán)形短槽，開槽角度為10°～30°；在第二環(huán)形氣道與第三環(huán)形氣道間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開四個(gè)第二環(huán)形短槽，開槽角度為10°～20°，四個(gè)第二環(huán)形短槽的布置應(yīng)使第一環(huán)形短槽正對相鄰兩第二環(huán)形短槽間的未開槽肋處；在第三環(huán)形氣道和進(jìn)氣平直段間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開八個(gè)第三環(huán)形短槽，開槽角度為10°～20°，八個(gè)第三環(huán)形短槽的布置應(yīng)使第二環(huán)形短槽正對相鄰兩第三環(huán)形短槽間的未開槽肋處；進(jìn)氣平直段側(cè)面與水平面夾角為45°～80°。
所述的帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件包括沿半徑向軸心方向的第一環(huán)形氣道與第二環(huán)形氣道間，沿出氣方向E-E對稱地開兩個(gè)第一環(huán)形短槽，開槽角度為10°～30°；在第二環(huán)形氣道與第三環(huán)形氣道間，沿出氣方向E-E對稱地開四個(gè)第二環(huán)形短槽，開槽角度為10°～20°，四個(gè)第二環(huán)形短槽的布置應(yīng)使第一環(huán)形短槽正對相鄰兩第二環(huán)形短槽間的未開槽肋處；在第三環(huán)形氣道和進(jìn)氣平直段間，沿出氣方向E-E對稱地開八個(gè)第三環(huán)形短槽，開槽角度為10°～20°，八個(gè)第三環(huán)形短槽的布置應(yīng)使第二環(huán)形短槽正對相鄰兩第三環(huán)形短槽間的未開槽肋處；出氣平直段朝向帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件的外側(cè)面與水平方向的夾角為110°～135°；出氣平直段朝向液體注入和回收零件的內(nèi)側(cè)面與水平方向的夾角為110°～135°。
所述的液體注入和回收零件包括在該零件上表面沿注液方向F對稱地開一液體注入平直槽和液體回收平直槽；該零件朝向投影透鏡的內(nèi)側(cè)面有與投影透鏡的末端形狀相同的錐形；內(nèi)側(cè)面上沿注液方向?qū)ΨQ地開一液體注入斜槽和液體回收斜槽，開槽角度45°～135°；該零件朝向液體注入和回收零件的外側(cè)面與水平方向的夾角為45°～80°。
所述的頂端蓋包括中心開有倒錐形孔與投影透鏡末端錐面緊密貼合。
本實(shí)用新型具有的有益的效果是與背景技術(shù)中的氣密封結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)用新型提出的迷宮式氣壓均壓結(jié)構(gòu)，應(yīng)用到進(jìn)氣和排氣管路結(jié)構(gòu)中，從而在氣體密封邊界得到流動(dòng)穩(wěn)定，壓差均勻的氣流，較好地防止了液體泄漏和氣泡產(chǎn)生。


圖1是本實(shí)用新型與投影透鏡相裝配的簡化示意圖；圖2是圖1的A-A向剖視圖；
圖3是圖2的B-B向剖視圖；圖4是圖3的C-C局部放大圖；圖5是本實(shí)用新型帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件的軸測圖；圖6是圖5的俯視圖；圖7是本實(shí)用新型帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件的軸測圖；圖8是圖7的俯視圖；圖9是本實(shí)用新型帶有液體注入和回收零件的軸測圖；圖10是圖9的俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1示意性地表示了本實(shí)用新型實(shí)施方案的液體傳送及氣密封裝置與投影透鏡相裝配簡化示意圖，包括自下而上依次同軸帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件1A、帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件1B、液體注入和回收零件1C和頂端蓋1D裝配而成。
本實(shí)用新型實(shí)施方案的液體傳送及氣密封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)、投影透鏡和充滿液體的透鏡-硅片間狹縫，對硅片表面的光刻膠進(jìn)行曝光。
圖2是圖1所示裝配體的A-A向剖視圖，其中2A表示投影透鏡的曝光場。
圖3是圖2所示裝配體的B-B向剖視圖，其中3A表示投影透鏡末端元件的下表面，它與硅片上表面3B之間的狹縫3C即為待充滿液體區(qū)域。
圖4是圖3所示液體傳送及氣密封裝置的C-C局部放大圖。帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件1A的內(nèi)表面4A與帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件1B的外表面4B間形成一環(huán)形進(jìn)氣槽4C，該槽偏離投影透鏡光軸方向10°～45°，槽寬0.5～3mm。帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件1B的內(nèi)表面4D和液體注入和回收零件1C的外表面4E間形成一環(huán)形出氣槽4F，該槽偏向投影透鏡光軸方向10°～45°，槽寬0.5～3mm。進(jìn)氣槽與出氣槽在面對硅片的方向形成一氣密封4G。液體4X由液體注入和回收零件1C上的槽道4H和4I流出狹縫3C。4J、4K和4L分別表示帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件1A上的第一、第二和第三環(huán)形氣道，在第三環(huán)形氣道4L和進(jìn)氣槽4C間有一平直段4M。而4N、4O和4P分別表示帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件1B上的第一、第二和第三環(huán)形氣道，在第三環(huán)形氣道4P和出氣槽4F間有一平直段4Q。下面結(jié)合圖5-圖8詳細(xì)說明各氣道的結(jié)構(gòu)及其有益的效果。
圖5是圖4所示帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件1A的軸測圖，各環(huán)形氣道4J、4K、4L的槽寬和肋寬相等，為2～4mm；各環(huán)形氣道4J、4K、4L和進(jìn)氣平直段4M的的開槽深度相等，為0.5～3mm。
圖6是圖5所示帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件1A的俯視圖，沿半徑向軸心方向的第一環(huán)形氣道4J與第二環(huán)形氣道4K間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開兩個(gè)第一環(huán)形短槽6B，開槽角度為10°～30°；在第二環(huán)形氣道4K與第三環(huán)形氣道4L間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開四個(gè)第二環(huán)形短槽6C，開槽角度為10°～20°，四環(huán)形短槽6C的布置應(yīng)使第一環(huán)形短槽6B正對相鄰兩第二環(huán)形短槽6C間的未開槽肋處；在第三環(huán)形氣道4L和進(jìn)氣平直段4M間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開八個(gè)第三環(huán)形短槽6D，開槽角度為10°～20°，從而獲得22％～33％的孔隙率，八環(huán)形短槽6D的布置應(yīng)使槽6C正對相鄰兩槽6D間的未開槽肋處，這樣在八個(gè)短槽出口處可獲得相同的氣壓分布；從八個(gè)環(huán)形短槽6D流出的氣體經(jīng)過進(jìn)氣平直段4M后，氣壓分布進(jìn)一步均勻，最終在進(jìn)氣槽4C(見圖4)中獲得氣壓均勻，流動(dòng)穩(wěn)定的氣流。
圖7是圖4所示帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件1B的軸測圖，各環(huán)形氣道4N、4O、4P的槽寬和肋寬相等，為2～4mm；各環(huán)形氣道4N、4O、4P和出氣平直段4Q的的開槽深度相等，為0.5～3mm。
圖8是圖7所示帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件1B的俯視圖，沿半徑向軸心方向的第一環(huán)形氣道4N與第二環(huán)形氣道4O間，沿出氣方向E-E對稱地開兩個(gè)第一環(huán)形短槽8B，開槽角度為10°～30°；在第二環(huán)形氣道4O與第三環(huán)形氣道4P間，沿出氣方向E-E對稱地開四個(gè)第二環(huán)形短槽8C，開槽角度為10°～20°，四環(huán)形短槽8C的布置應(yīng)使第一環(huán)形短槽8B正對相鄰兩第二環(huán)形短槽8C間的未開槽肋處；在第三環(huán)形氣道4P和出氣平直段4Q間，沿出氣方向E-E對稱地開八個(gè)第三環(huán)形短槽8D，開槽角度為10°～20°，從而獲得22％～33％的孔隙率，八個(gè)第三環(huán)形短槽8D的布置應(yīng)使第二環(huán)形短槽8C正對相鄰兩第三環(huán)形短槽8D間的未開槽肋處，這樣在八個(gè)短槽出口處可獲得相同的氣壓分布；氣體流入八個(gè)環(huán)形短槽8D前流經(jīng)一出氣平直段4Q，從而使出氣氣流進(jìn)一步均勻，最終在出氣槽4F(見圖4)中獲得氣壓均勻，流動(dòng)穩(wěn)定的氣流。
采用圖5-圖8的進(jìn)氣和排氣氣壓均壓結(jié)構(gòu)后，便可在面對硅片的氣體密封邊界得到流動(dòng)穩(wěn)定，壓差均勻的氣流，一方面防止了液體泄漏，另一方面也防止了氣泡產(chǎn)生。
圖9是圖4所示液體注入和回收零件1C的軸測圖。
圖10是圖9所示液體注入和回收零件1C的俯視圖，在上表面沿注液方向F-F對稱地開一液體注入平直槽9H和液體回收平直槽4H；內(nèi)側(cè)面9A有與投影透鏡2的末端形狀相同的錐形；在內(nèi)側(cè)面9A上沿注液方向F-F對稱地開一液體注入斜槽9I和液體回收斜槽4I，開槽角度45°～135°。
總之，本實(shí)用新型區(qū)別于背景技術(shù)中已有的氣體密封結(jié)構(gòu)，提供了一種浸沒光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置。采用氣密封方式，進(jìn)氣和排氣管路均有迷宮式的氣壓均壓結(jié)構(gòu)，在氣體密封邊界得到流動(dòng)穩(wěn)定，壓差均勻的氣流，一方面防止了液體泄漏，另一方面也防止了氣泡產(chǎn)生。
權(quán)利要求1.一種浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置，是在浸沒式光刻系統(tǒng)中的投影透鏡(2)和待曝光硅片(3)之間裝有液體傳送及氣密封裝置，其特征在于所述的液體傳送及氣密封裝置(1)是從下而上依次同軸由帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件(1A)、帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件(1B)、液體注入和回收零件(1C)和頂端蓋(1D)裝配而成；帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件(1A)和帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件(1B)均采用迷宮式的三層環(huán)形氣道結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置，其特征在于所述的帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件(1A)包括沿半徑向軸心方向的第一環(huán)形氣道(4J)與第二環(huán)形氣道(4K)間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開兩個(gè)第一環(huán)形短槽(6B)，開槽角度為10°～30°；在第二環(huán)形氣道(4K)與第三環(huán)形氣道(4L)間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開四個(gè)第二環(huán)形短槽(6C)，開槽角度為10°～20°，四個(gè)第二環(huán)形短槽(6C)的布置應(yīng)使第一環(huán)形短槽(6B)正對相鄰兩第二環(huán)形短槽(6C)間的未開槽肋處；在第三環(huán)形氣道(4L)和進(jìn)氣平直段(4M)間，沿進(jìn)氣方向D-D對稱地開八個(gè)第三環(huán)形短槽(6D)，開槽角度為10°～20°，八個(gè)第三環(huán)形短槽(6D)的布置應(yīng)使第二環(huán)形短槽(6C)正對相鄰兩第三環(huán)形短槽(6D)間的未開槽肋處；進(jìn)氣平直段(4M)側(cè)面(4A)與水平面夾角為45°～80°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置，其特征在于所述的帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件(1B)包括沿半徑向軸心方向的第一環(huán)形氣道(4N)與第二環(huán)形氣道(4O)間，沿出氣方向E-E對稱地開兩個(gè)第一環(huán)形短槽(8B)，開槽角度為10°～30°；在第二環(huán)形氣道(4O)與第三環(huán)形氣道(4P)間，沿出氣方向E-E對稱地開四個(gè)第二環(huán)形短槽(8C)，開槽角度為10°～20°，四個(gè)第二環(huán)形短槽(8C)的布置應(yīng)使第一環(huán)形短槽(8B)正對相鄰兩第二環(huán)形短槽(8C)間的未開槽肋處；在第三環(huán)形氣道(4P)和進(jìn)氣平直段(4Q)間，沿出氣方向E-E對稱地開八個(gè)第三環(huán)形短槽(8D)，開槽角度為10°～20°，八個(gè)第三環(huán)形短槽(8D)的布置應(yīng)使第二環(huán)形短槽(8C)正對相鄰兩第三環(huán)形短槽(8D)間的未開槽肋處；出氣平直段(4Q)朝向帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件(1A)的外側(cè)面(4B)與水平方向的夾角為110°～135°；出氣平直段(4Q)朝向液體注入和回收零件(1C)的內(nèi)側(cè)面(4D)與水平方向的夾角為110°～135°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置，其特征在于所述的液體注入和回收零件(1C)包括在該零件上表面沿注液方向F-F對稱地開一液體注入平直槽(9H)和液體回收平直槽(4H)；該零件朝向投影透鏡(2)的內(nèi)側(cè)面(9A)有與投影透鏡(2)的末端形狀相同的錐形；內(nèi)側(cè)面(9A)上沿注液方向F-F對稱地開一液體注入斜槽(9I)和液體回收斜槽(4I)，開槽角度45°～135°；該零件朝向液體注入和回收零件(1C)的外側(cè)面(4E)與水平方向的夾角為45°～80°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置，其特征在于所述的頂端蓋(1D)包括中心開有倒錐形孔與投影透鏡(2)末端錐面緊密貼合。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種浸沒式光刻系統(tǒng)中的液體傳送及氣密封裝置。是在浸沒式光刻系統(tǒng)中的投影透鏡和待曝光硅片之間裝有液體傳送及氣密封裝置，所述的液體傳送及氣密封裝置是從下而上依次同軸由帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件、帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件、液體注入和回收零件和頂端蓋裝配而成；帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣零件和帶有氣壓均壓結(jié)構(gòu)的排氣零件均采用迷宮式的三層環(huán)形氣道結(jié)構(gòu)。在各氣道之間分別開有兩個(gè)、四個(gè)和八個(gè)環(huán)形短槽，采用多層氣道和氣道間開槽方式，在氣體密封邊界得到流動(dòng)穩(wěn)定，壓差均勻的氣流，一方面防止了液體泄漏，另一方面也防止了氣泡產(chǎn)生。
文檔編號G03F7/20GK2798147SQ20052010205
公開日2006年7月19日 申請日期2005年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
發(fā)明者傅新, 翟立奎, 謝海波, 楊華勇 申請人:浙江大學(xué)