[發明專利]用于浸沒式光刻機的階梯式自適應氣體密封裝置

有效

• 申請號: 201210403386.1
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102880016A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 傅新;劉琦;陳文昱
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種用浸沒式光刻機的密封裝置，特別是涉及一種用于浸沒式光刻機的階梯式自適應氣體密封裝置。

背景技術

現代光刻設備以光學光刻為基礎，它利用光學系統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、一個光學系統、一塊由芯片圖形組成的投影掩膜版、一個對準系統和一個覆蓋光敏光刻膠的襯底。

浸沒式光刻（Immersion?Lithography）系統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的折射率（n）來提高投影透鏡的數值孔徑（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制在襯底上方和投影裝置的末端元件之間的局部區域內。如果缺乏有限密封，該方案將導致填充流場邊界液體的泄漏，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量。目前該方案的密封結構，一般采用氣密封構件環繞投影透鏡組末端元件和襯底之間的縫隙流場。在密封構件和襯底的表面之間，氣密封技術（例如參見中國專利ZL200310120944.4和美國專利US2007046916）通過施加高壓氣體在環繞填充流場周邊形成氣幕，將液體限制在一定流場區域內。

但上述密封元件存在一些不足：

（1）襯底高速運動狀態中，由于分子附著力的作用，靠近襯底的液體將隨襯底發生牽拉運動，并由此導致流場邊界形態發生變化。這種變化在不同邊界位置均不一樣，主要表現在動態接觸角大小的變化。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卷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致液體泄漏，并由此形成一系列缺陷（如：水跡）。

（2）通常采用的均壓氣密封方式無法對流場邊界進行自適應補償，這是因為較小的氣密封壓力將使得在后退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前進接觸角處得液體氣泡卷吸的可能性，最佳的密封氣體壓力分布伴隨著流場邊界的高速動態變化而瞬時改變。然而，也有一些密封專利（例如參加中國專利ZL200810164176.5和ZL200910096971.X）采用非均壓氣密封或采用旋轉的方式進行縫隙流場的自適應密封，雖然提高了密封的效果，但仍存在一些不足：襯底高速復雜運動過程中，縫隙流場處于紊流狀態。由此帶來了壓力和流動的不穩定，不及時有效地釋放帶來的壓力波動，將不斷疊加會給裝置帶來振動問題，進而影響到曝光質量；此外這些方法未充分考慮襯底極端惡劣工況下（如瞬時高加速度和急停工況）所帶來的嚴重后果（如液滴泄漏）的輔助補救措施。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于浸沒式光刻機的階梯式自適應氣體密封裝置，根據流場邊界的形態變化，實時調整不同氣密封通道中密封氣體的壓力，從而獲得高度穩定的邊界流場，以提升曝光的質量。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明包括在投影透鏡組、密封裝置和襯底，密封裝置設置在投影透鏡組和襯底之間。所述的密封裝置為階梯式自適應氣體密封裝置，包括下構件、上構件和旋轉構件；其中：

1）下構件：下構件為環狀柱體，圓周方向等距開有10~18個扇形多層的氣密封通道，并且每個氣密封通道為5~8層；氣密封通道下部開有傾斜氣密封腔；在氣密封通道外圍設有等距分布的回氣通道，回氣通道的下部設有回氣腔，回氣腔內填充吸水性多孔介質；在下構件圓周外壁開有環狀的旋轉凹槽；

2）上構件：上構件為環狀柱體，下表面圓周方向開有與下構件環狀柱體的扇形多層的氣密封通道相應個數的扇形的氣流緩沖腔，對應緊貼與下構件2A環狀柱體的扇形多層的氣密封通道，每個氣流緩沖腔的上方均開有與氣流緩沖腔連通的注氣通道；注氣通道位于最外層的氣密封通道之外；

3）旋轉構件：旋轉構件為環狀柱體，貫穿上下表面等距開有8~10個傾斜旋轉氣流通道；在中心圓周內壁設有環狀的旋轉凸臺，旋轉凸臺與下構件環狀柱體的環狀的旋轉凹槽鑲嵌配合。

所述的扇形多層的氣密封通道，從中心向外部方向，每層氣密封通道的寬度逐漸增大，遞增寬度在0.5~1mm。

所述的傾斜氣密封腔，從中心向外傾斜角度β為20~40度。

所述的傾斜旋轉氣流通道從上表面外部向下表面中心呈傾斜分布，傾斜角度與襯底夾角γ為60~80度，并且上表面氣孔與下表面的氣孔在圓周方向上下兩氣孔圓心角度θ為20~40度。

本發明具有的有益效果：