專利名稱：一種用于浸沒式光刻機的浸沒控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于浸沒式光刻機的浸沒控制裝置，特別是涉及一種在投
影透鏡組(Lens)和硅片(Wafer)之間設(shè)置的浸沒控制裝置。
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)和一個覆蓋光敏光刻膠的硅 片。
浸沒式光刻機在投影透鏡組和硅片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。而浸沒控制裝置的作用就是維持此浸沒液體在一定區(qū)域范圍 內(nèi)。
目前，浸沒控制裝置中的密封結(jié)構(gòu)一般采用氣密封環(huán)環(huán)繞投影透鏡組末端 元件和硅片之間的縫隙流場。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，泄漏的液體將在光刻膠或Topcoat表面形成水跡，嚴(yán)重影響曝光質(zhì)量。 通常采用的氣密封技術(shù)(例如參見中國專利200310120944.4，美國專利 US2007046916 )是在所述密封環(huán)和硅片的表面之間通過施加高壓氣體在環(huán)繞填 充流場周邊形成氣幕，將液體限定在一定流場區(qū)域內(nèi)。
現(xiàn)有密封方式存在一共有問題，即硅片高速運動時，密封液體流場邊界的 靜態(tài)平衡狀態(tài)被打破，密封氣體流量不足或過大將導(dǎo)致邊界流場中液體泄漏或 巻入氣泡。這是因為在硅片運動狀態(tài)下，邊界流場形態(tài)對應(yīng)的發(fā)生變化，邊界 流場形態(tài)的變化主要表現(xiàn)在動態(tài)接觸角大小的變化，即與硅片運動方向相同 的前進接觸角將變小，而與硅片運動方向相反的后退接觸角將變大。前進接觸 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)；后退接觸角變小，使得密封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。在縫隙流場的周圍采用均一的密 封氣體壓力是通常采用的氣密封方法，但這難以有效解決上述問題，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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于浸沒式光刻機的浸沒控制裝置，特別是當(dāng) 硅片高速運動時，隨其運動方向的不同，實時調(diào)整不同流場邊界位置的密封氣 體流量，從而達到有效密封的裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明是在投影透鏡組和硅片之間設(shè)置的浸沒控制裝置，所述的浸沒控制 裝置由主體結(jié)構(gòu)和隨動密封結(jié)構(gòu)兩部分組成；其中-
1) 主體結(jié)構(gòu)為圓柱體，由圓心到圓周依次開有鏡頭孔、對稱分布弧形的 注液腔與弧形的回收腔、氣液混合回收腔、密封腔體和導(dǎo)線管路；錐形的鏡頭 孔與投影透鏡組為過盈配合；注液腔與回收腔上部分為一組等分弧形小通孔， 氣液混合回收腔上部分開有等圓周分布的通孔，氣液混合回收腔下部分開有多 排、多個等圓周分布的小通孔，密封腔體上部分為等圓周分布的四組弧形小通 孔；
2) 隨動密封結(jié)構(gòu)包括隨動環(huán)、八個聯(lián)接部件、四塊形變塊和二個密封環(huán)； 隨動密封結(jié)構(gòu)置于主體結(jié)構(gòu)的密封腔體內(nèi)，隨動密封結(jié)構(gòu)徑向方向上由內(nèi)向外 構(gòu)件排列為隨動環(huán)、四塊等圓周分布置的形變塊；形變塊上下端分別設(shè)有密封 環(huán)，上下密封環(huán)與主體結(jié)構(gòu)之間固接，八個聯(lián)接部件分兩組與形變塊的上下兩 端通過雙頭螺拴連接，形變塊與主體結(jié)構(gòu)之間為粘接或螺栓聯(lián)接。
所述形變塊的截面形狀為外表面為圓柱面的一部分，直徑與密封腔體的外 圓周直徑相等，兩側(cè)面及內(nèi)表面為平面。
所述形變塊的截面形狀為外表面為圓柱面的一部分，直徑與密封腔體的外 圓周直徑相等，內(nèi)表面為平面。
所述形變塊的截面形狀為外表面與內(nèi)表面均為圓柱面的一部分，其中外表 面直徑與密封腔體的外圓周直徑相等。
本發(fā)明具有的有益效果是-
(1) 密封裝置的隨動環(huán)根據(jù)硅片的運動情況實時調(diào)整不同流場邊界的密封氣 體排氣量，使所密封液體的邊緣流場更加穩(wěn)定，從而為進一步提高硅片運動速 度，提高產(chǎn)能創(chuàng)造了有利條件。
(2) 硅片高速運動狀態(tài)下，可以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，及避免前進接觸角處因密封氣體流量不足引起液體泄漏， 有效的解決了原有密封結(jié)構(gòu)在硅片高速運動狀態(tài)下產(chǎn)生的氣泡巻吸及液體泄漏 等問題。


圖l是浸沒控制裝置與投影透鏡組、硅片的裝配關(guān)系示意圖。
圖2是圖1浸沒控制裝置A-A截面圖。 圖3是圖2浸沒控制裝置B-B截面圖。 圖4是圖3浸沒控制裝置的俯視圖。 圖5是浸沒控制裝置流場示意圖。
圖6是硅片向右運動時浸沒控制裝置左側(cè)的局部放大圖。 圖7是硅片向右運動時浸沒控制裝置右側(cè)的局部放大圖。 圖8是形變塊的截面形狀圖。
圖中1、投影透鏡組，2、浸沒控制裝置，3、硅片，4、主體結(jié)構(gòu)，4A、 鏡頭孔，4B、注液腔，4C、回收腔，4D、氣液混合回收腔，4E、密封腔體，4F、 導(dǎo)線管路，5、隨動密封結(jié)構(gòu)，5A、隨動環(huán)，5B、聯(lián)接部件，5C、形變±央，5D、 密封環(huán)，6、浸沒液體，6A、后退接觸角處浸沒液體，6B、前進接觸角處浸沒液 體。
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1、圖2、圖3、圖4所示，是在投影透鏡組1和硅片3之間設(shè)置的浸 沒控制裝置2。所述的浸沒控制裝置2由主體結(jié)構(gòu)4和隨動密封結(jié)構(gòu)5兩部分組 成；其中
1)主體結(jié)構(gòu)4為圓柱體，由圓心到圓周依次開有鏡頭孔4A、對稱分布弧形 的注液腔4B與弧形的回收腔4C、氣液混合回收腔4D、密封腔體4E和導(dǎo)線管 路4F;錐形的鏡頭孔4A與投影透鏡組1為過盈配合；注液腔4B與回收腔4C 上部分為一組等分弧形小通孔，氣液混合回收腔4D上部分開有等圓周分布的通 孔，氣液混合回收腔4D下部分開有多排、多個等圓周分布的小通孔，密封腔體 4E上部分為等圓周分布的四組弧形小通孔。
注液腔4B，外接注液管，浸沒液體由此進入浸沒控制裝置2;回收腔4C， 外接回收管，大部分浸沒液體由此排出浸沒控制裝置2，氣液混合回收腔4D， 外接靠近浸沒控制裝置2底部并與之平行的液體回收管路(未畫出)、靠近浸沒 控制裝置2頂部的氣體回收管路，沒有被回收腔4C回收的浸沒液及密封所用氣 體由此排出浸沒控制裝置2;密封腔體4E，外接進氣管、氣泵，可將浸沒液體 有效地密封在曝光區(qū)域內(nèi)；導(dǎo)線管路4F，銅質(zhì)導(dǎo)線通過它將形變塊5C與外界 控制系統(tǒng)聯(lián)接，直徑為0.8 1.2mm。2)隨動密封結(jié)構(gòu)5包括隨動環(huán)5A、八個聯(lián)接部件5B、四塊形變塊5C和二 個密封環(huán)5D。隨動密封結(jié)構(gòu)5置于主體結(jié)構(gòu)4的密封腔體4E內(nèi)，隨動密封結(jié) 構(gòu)5徑向方向上由內(nèi)向外構(gòu)件排列為隨動環(huán)5A、四塊等圓周分布置的形變塊5C; 形變塊5C上下端分別設(shè)有密封環(huán)5D，上下密封環(huán)5D與主體結(jié)構(gòu)4之間連接方 式為粘接或螺栓連固接，八個聯(lián)接部件5B分兩組與形變塊5C的上下兩端通過 雙頭螺拴連接，形變塊5C與主體結(jié)構(gòu)4之間為粘接或螺栓聯(lián)接。
隨動環(huán)5A根據(jù)硅片運動方向不同改變其位移，調(diào)整密封腔體大小，從而改 變密封氣體流量;聯(lián)接部件5B，連接導(dǎo)線(未畫出)與形變塊5C;形變塊5C， 比例電磁鐵或壓電陶瓷構(gòu)成，接入不同方向電流會膨脹或收縮，使隨動環(huán)5A的 移動跟隨硅片的運動方向；密封環(huán)5D，其構(gòu)造成在主體結(jié)構(gòu)4和形變塊5C之 間的密封結(jié)構(gòu)，可隨著形變塊5C的變形而變形，因其彈性性能，可用于密封形 變塊5C、支撐隨動環(huán)5A;
圖5、圖6和圖7示意性的表示了本裝置的實施方案。在曝光過程中，從光 源(圖中未給出)發(fā)出的光(如ArF或F2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一硅片間縫隙場，對硅片3表面的 光刻膠進行曝光，浸沒控制裝置2中的隨動密封結(jié)構(gòu)5系統(tǒng)根據(jù)硅片3的運動 情況調(diào)整密封氣體流量大小，實現(xiàn)高度穩(wěn)定的流場氣體密封。
如圖5所示，浸沒液體6經(jīng)由注液腔4B、回收腔4C流經(jīng)浸沒控制裝置縫 隙流場，硅片靜止時，形變塊5C處于非變形期，密封腔體4E中的密封氣體流 量在圓周方向上均勻分布，浸沒液體6邊界流場的各個方向同性，此時的邊界 流場是穩(wěn)定的。硅片向右運動時，如圖6所示，后退接觸角處浸沒液體6A與硅 片3之間的接觸角迅速變大，如果密封氣體量偏大將極易巻入氣泡。此時，隨 動密封結(jié)構(gòu)5控制系統(tǒng)將控制左側(cè)形變塊5C膨脹，導(dǎo)致隨動環(huán)5A右移及密封 腔體4E體積減小，相應(yīng)地通過該位置的氣體流量減小，從而避免了密封氣體巻 吸入流場；如圖7所示，前進接觸角處浸沒液體6B接觸角迅速變小，如果密封 氣體量不足將極易導(dǎo)致接觸角變成0度，并在硅片上牽拉出液膜，形成液體殘 留。伴隨硅片3的運動，隨動密封結(jié)構(gòu)5的右側(cè)形變塊5C收縮，隨動環(huán)5A右 移，此處密封腔體4E體積增減，通過4E的氣體流量相應(yīng)增加，此處氣密封能 力增加，接觸角有增大的趨勢，即浸沒液體有向左流動的趨勢，從而避免因硅 片牽拉而導(dǎo)致液體泄漏。硅片向左運動時與此過程相反。這樣一個隨動密封過 程可以保證在硅片高速運動時浸沒液體不會泄漏、密封氣體不會被巻吸以及邊 界流場的穩(wěn)定性。圖8所示為形變塊5 C的截面形狀。所述形變塊5C的截面形狀如圖8 (a)， 為外表面為圓柱面的一部分，直徑0與密封腔體4E的外圓周直徑相等，兩側(cè)面 及內(nèi)表面為平面。
所述形變塊5C的截面形狀如圖8 (b)，為外表面為圓柱面的一部分，直徑 O與密封腔體4E的外圓周直徑相等，內(nèi)表面為平面。
所述形變塊5C的截面形狀如圖8 (c)，為外表面與內(nèi)表面均為圓柱面的一 部分，其中外表面直徑O與密封腔體4E的外圓周直徑相等。
三種截面形狀的形變塊5C均可用于此浸沒控制裝置2，其中形變塊5C厚 度1隨著形變塊5C的變形而變化，四塊形變塊配合使用，既可以達到所需形變 目的，又可以避免因為使用整塊材料而引起的變形延遲的缺點。
權(quán)利要求
1.一種用于浸沒式光刻機的浸沒控制裝置，是在投影透鏡組(1)和硅片(3)之間設(shè)置的浸沒控制裝置(2)，其特征在于所述的浸沒控制裝置(2)由主體結(jié)構(gòu)(4)和隨動密封結(jié)構(gòu)(5)兩部分組成；其中1)主體結(jié)構(gòu)(4)為圓柱體，由圓心到圓周依次開有鏡頭孔(4A)、對稱分布的弧形注液腔(4B)與弧形回收腔(4C)、氣液混合回收腔(4D)、密封腔體(4E)和導(dǎo)線管路(4F)；錐形的鏡頭孔(4A)與投影透鏡組(1)為過盈配合；注液腔(4B)與回收腔(4C)上部分為一組等分弧形小通孔，氣液混合回收腔(4D)上部分開有等圓周分布的通孔，氣液混合回收腔(4D)下部分開有多排、多個等圓周分布的小通孔，密封腔體(4E)上部分為等圓周分布的四組弧形小通孔；2)隨動密封結(jié)構(gòu)(5)包括隨動環(huán)(5A)、八個聯(lián)接部件(5B)、四塊形變塊(5C)和二個密封環(huán)(5D)；隨動密封結(jié)構(gòu)(5)置于主體結(jié)構(gòu)(4)的密封腔體(4E)內(nèi)，隨動密封結(jié)構(gòu)(5)徑向方向上由內(nèi)向外構(gòu)件排列為隨動環(huán)(5A)、四塊等圓周分布置的形變塊(5C)；形變塊(5C)上下端分別設(shè)有密封環(huán)(5D)，上下密封環(huán)(5D)與主體結(jié)構(gòu)(4)之間固接，八個聯(lián)接部件(5B)分兩組與形變塊(5C)的上下兩端通過雙頭螺拴連接，形變塊(5C)與主體結(jié)構(gòu)(4)之間為粘接或螺栓聯(lián)接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于浸沒式光刻機的浸沒控制裝置，其特征 在于所述形變塊(5C)的截面形狀為外表面為圓柱面的一部分，直徑與密封腔體 (4E)的外圓周直徑相等，兩側(cè)面及內(nèi)表面為平面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于浸沒式光刻機的浸沒控制裝置，其特征 在于所述形變塊(5C)的截面形狀為外表面為圓柱面的一部分，直徑與密封腔體 (4E)的外圓周直徑相等，內(nèi)表面為平面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于浸沒式光刻機的浸沒控制裝置，其特征 在于所述形變塊(5C)的截面形狀為外表面與內(nèi)表面均為圓柱面的一部分，其中 外表面直徑與密封腔體(4E)的外圓周直徑相等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于浸沒式光刻機的浸沒控制裝置。浸沒控制裝置是設(shè)置在投影透鏡組和硅片之間，由主體結(jié)構(gòu)和隨動密封結(jié)構(gòu)兩部分組成，其中隨動密封結(jié)構(gòu)嵌入在主體結(jié)構(gòu)的密封腔體內(nèi)。主體結(jié)構(gòu)為圓柱體，上面開有鏡頭孔、注液腔、回收腔、氣液混合回收腔、密封腔體及導(dǎo)線管路；隨動密封結(jié)構(gòu)包括隨動環(huán)、聯(lián)接部件、形變塊和密封環(huán)。在硅片高速運動對液體產(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。采用隨動密封結(jié)構(gòu)可以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)隨動密封功能，確保了氣密封的可靠性及穩(wěn)定性。
文檔編號G03F7/20GK101408731SQ20081012222
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者新 付, 郭麗媛, 阮曉東, 龔國芳 申請人:浙江大學(xué)