[發明專利]浸沒頭、浸沒流場初始化和維持方法及光刻設備

有效

• 申請號: 201310513624.9
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104570613B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 張崇明;楊志斌;聶宏飛;張洪博;羅晉;趙丹平
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種浸沒頭、浸沒流場初始化和維持方法及光刻設備。

背景技術

現代半導體集成電路制造以光學光刻設備為基礎，利用光學系統把掩膜板上的集成電路圖形精確地投影到硅片的目標區域上。光刻設備一般包括光源系統、光學系統物鏡、掩膜和掩膜臺系統、對準系統、工件臺系統等。對于浸沒式光刻設備還包括浸沒系統。目前，浸沒式光刻設備一般使用193nm光源，能夠實現45nm節點及以下的的集成電路的制造。浸沒式光刻系統是在鏡頭最后一片物鏡與硅片之間的縫隙中填充某種液體（通常采用特殊處理的超純水），以此來增大透鏡的數值孔徑，提高分辨率和焦深，以便獲得更小的特征尺寸。

在物鏡的最后一片物鏡與硅片之間的縫隙中填充液體時，可能存在如下問題：填充液體的泄漏會形成光刻缺陷、導致良率下降、破壞原有的真空部件所維持的真空、將工件臺或者硅片移至鏡頭下方曝光位置及將工件臺或者硅片移離鏡頭下方曝光位置時浸沒液體的維持帶來的問題等。現有技術中的浸沒控制裝置，主要用于硅片曝光過程時浸沒液體的維持。對浸沒液體初始化建立的過程以及進行硅片或者工件臺、雙工件臺或多工件臺交換時液體的維持等過程，幾乎沒有考慮。

在光刻過程中需要進行硅片的交換、工件臺的交換等，其中工件臺的交換可能為單工件臺的交換、雙工件臺的交換或者多個工件臺的交換。在浸沒式光刻過程中，由于浸沒液體的引入使得工件臺的交換變得困難。同時，浸沒光刻需要解決的首要問題是如何得到最后鏡頭和工件臺之間的間隙中的液場。

發明內容

本發明的目的在于提供一種浸沒頭、浸沒流場初始化和維持方法及光刻設備，以解決如何建立浸沒液體初始化以及進行交換作業時如何維持浸液的的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種浸沒頭，用于浸沒式光刻，所述浸沒頭包括：液體進口腔體，用于填充浸液；氣體供給口，用于供給氣體；氣液回收腔體，用于回收所述浸液和氣體；磁性圈結構，當所述磁性圈結構具有吸力時，浸液封閉單元吸附于所述磁性圈結構，使所述浸液處于所述氣體供給口、所述浸液封閉單元以及物鏡單元構成的封閉區域內。

進一步地，所述磁性圈結構位于所述氣體供給口和氣液回收腔體之間。

進一步地，浸沒頭還包括外側氣體回收腔，所述外側氣體回收腔遠離所述封閉區域設置。

進一步地，浸沒頭還包括薄多孔板結構，所述薄多孔板結構位于所述氣液回收腔體的底部，所述氣液回收腔體通過所述薄多孔板結構與所述浸液接觸。

進一步地，浸沒頭還包括氣體緩沖腔體，所述氣體緩沖腔體設置在所述浸液邊緣的上方并位于所述磁性圈結構和氣液回收腔體之間。

進一步地，浸沒頭還包括液體填充裝置，分布于所述液體進口腔體的周邊。

進一步地，所述液體填充裝置為小空隙結構。

進一步地，所述浸液封閉單元為表面涂有磁性物質的薄形圓片。

進一步地，所述浸液封閉單元其直徑小于所述氣體供給口的直徑并大于所述氣液回收腔體的直徑。

進一步地，所述磁性圈結構為環狀電磁鐵裝置，其內部繞制螺線圈。

進一步地，所述磁性圈結構下表面與所述浸沒頭下表面存在1mm以內的垂直距離。

本發明還提供一種包括浸沒頭的浸沒式光刻設備，其還包括：工件臺；物鏡系統，所述物鏡系統中最靠近硅片的所述物鏡單元與硅片之間設置浸沒頭，所述浸沒頭的中心位于物鏡系統的主光軸上；驅動系統，與所述浸沒頭連接，調節所述浸沒頭的垂直位置。

進一步地，所述工件臺上設有用于存放所述浸液封閉單元的浸液封閉單元存放裝置。

進一步地，所述浸液封閉單元存放裝置為凹槽。

本發明還一種浸沒頭的浸沒流場初始化方法，包括：調節浸液封閉單元存放裝置至物鏡系統的主光軸位置上，所述浸液封閉單元存放裝置用于存放所述浸液封閉單元；調節浸沒頭至轉換位置，所述轉換位置為進行各狀態轉換時浸沒頭離硅片的垂直位置；使磁性圈結構產生磁性，將所述浸液封閉單元吸附于所述磁性圈結構上；啟動氣液回收腔體；提供浸液至液體進口腔體；打開氣體供給口；再次調節浸液封閉單元存放裝置至物鏡系統的主光軸位置上；使所述磁性圈結構產生的磁性消失，所述浸液封閉單元脫離所述磁性圈結構回到所述浸液封閉單元存放裝置內；工件臺運動，使工件臺上的承片位置位于曝光場內，調節所述浸沒頭至曝光位置進行硅片的曝光操作，所述曝光位置為進行正常硅片曝光時浸沒頭離硅片的垂直位置。