[發(fā)明專利]一種用于浸沒(méi)式光刻機(jī)的流體限制機(jī)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410024987.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104793466A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙丹平;聶宏飛;張洪博;張崇明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光刻領(lǐng)域，尤其涉及一種用于浸沒(méi)式光刻機(jī)的流體限制機(jī)構(gòu)。

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(guò)光刻膠的襯底（如：硅片）上。浸沒(méi)式光刻是指在曝光鏡頭與硅片之間充滿水（或更高折射的浸沒(méi)液體）以取代傳統(tǒng)干式光刻技術(shù)中對(duì)應(yīng)的空氣。由于水的折射率比空氣大，這就使得透鏡組數(shù)值孔徑增大，進(jìn)而可獲得更加小的特征線寬。

傳統(tǒng)的浸沒(méi)式光刻機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，在該裝置中，主框架1支撐一照明系統(tǒng)2、一投影物鏡4和一硅片臺(tái)8，硅片臺(tái)8上放置有一涂有感光光刻膠的硅片7。該浸沒(méi)式光刻機(jī)結(jié)構(gòu)，將浸液（水）5填充在投影物鏡4和硅片7之間縫隙內(nèi)。工作時(shí)，硅片臺(tái)8帶動(dòng)硅片7作高速的掃描、步進(jìn)動(dòng)作，流體限制機(jī)構(gòu)根據(jù)硅片臺(tái)8的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在投影物鏡4的視場(chǎng)范圍內(nèi)，提供一個(gè)穩(wěn)定的浸液流場(chǎng)，同時(shí)保證浸液5與外界的密封，保證浸液5不泄漏。掩膜版3上集成電路的圖形通過(guò)照明系統(tǒng)2、投影物鏡4和浸液5以成像曝光的方式，轉(zhuǎn)移到涂有感光光刻膠的硅片7上，從而完成曝光。

現(xiàn)有流體限制機(jī)構(gòu)見(jiàn)美國(guó)專利US20070126999、US7710541、中國(guó)專利CN102221788，如圖2所示，現(xiàn)有流體限制機(jī)構(gòu)中，浸沒(méi)頭6的外輪廓形式不一，但其內(nèi)部輪廓，即開(kāi)口是與投影物鏡4下端的幾何形狀41匹配的錐形結(jié)構(gòu)。供液設(shè)備供給的浸液通過(guò)浸沒(méi)頭6內(nèi)浸液供給流道流出后填充投影物鏡4和硅片7之間縫隙，浸液5通過(guò)浸沒(méi)頭6內(nèi)浸液回收流道流出后，由氣液回收設(shè)備回收。因此，在物鏡4和硅片7之間狹縫內(nèi)形成了浸液流場(chǎng)，要求浸液流場(chǎng)中的液體處于持續(xù)流動(dòng)狀態(tài)，無(wú)回流，且液體的成分、壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)變化小于一定范圍。

浸沒(méi)頭6下表面與硅片7間存在一定高度的間隙，為了防止液流場(chǎng)中的液體從此間隙中泄漏，浸沒(méi)頭6內(nèi)設(shè)計(jì)有進(jìn)氣結(jié)構(gòu)620供給壓縮空氣，形成朝向硅片7表面的氣體射流。氣流形成的壓力增加區(qū)域形成了阻擋液場(chǎng)中液體泄漏的氣“簾”，氣體或者氣液混合體通過(guò)抽排結(jié)構(gòu)610抽排出去，實(shí)現(xiàn)了流場(chǎng)密封。

浸沒(méi)頭6中的開(kāi)口與投影物鏡4間存在一般為1mm到3mm的間隙，所以在投影物鏡4和硅片7之間狹縫內(nèi)形成的浸液流場(chǎng)的上方，存在寬為1mm到3mm的環(huán)形自由液面51，此自由液面51與外界空氣（如工件臺(tái)氣?。┲苯咏佑|。

然而，現(xiàn)有流體限制機(jī)構(gòu)中自由液面51與外界空氣（如工件臺(tái)氣浴）的直接接觸會(huì)引起兩個(gè)問(wèn)題：自由液面51液體的蒸發(fā)冷卻問(wèn)題和自由液面51液體的污染問(wèn)題。

自由液面51液體的蒸發(fā)是液場(chǎng)鄰近表面分子熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，由于蒸發(fā)失去了動(dòng)能較大的分子，使分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小而降低了液面溫度。液膜蒸發(fā)冷卻滿足下式

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