[發明專利]精確控制浸沒式光刻機浸液溫度的裝置及其溫控方法

有效

• 申請號: 201410199568.0
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103969965A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 李小平;紀輝強;石文中
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G05D23/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明涉及浸沒式光刻機，具體涉及一種精確控制浸沒式光刻機浸液溫度的裝置及其溫控方法。

背景技術

在傳統的光刻技術中，鏡頭與光刻膠之間的介質是空氣，浸入式技術是將空氣介質換成液體，光通過液體介質后光源波長被縮短，根據如下的瑞利判據：

R=k1λNA]]>

其中，R為光學光刻系統的光刻分辨率，k₁為工藝因子，λ為曝光波長，NA為數值孔徑，由瑞利判據可知，曝光波長縮短，工藝因子和數值孔徑不變時，R減小，即光刻分辨率提高，即采用浸沒式技術，可提高光刻分辨率。

浸沒式光刻機中最后一個光學表面和硅片之間浸滿了浸沒液，浸沒液的溫度變化一方面會引起浸沒液體的折射率和粘度的變化，從而導致曝光焦面偏移，引起數值孔徑NA值的變化，進而使得光刻機分辨率降低，另一方面，浸沒液體溫度變化將導致硅片和投影物鏡溫度變化，引起光學成像像差，會進一步降低浸沒式光刻機的分辨率。因此，控制浸液的溫度并保持其穩定性是浸沒式光刻機需要解決的一項關鍵技術，實際浸沒式光刻機中浸液流場要求浸液溫控精度達到+/-0.01℃。

申請號為201020596742.2的中國專利公開了一種浸沒使光刻機浸液溫度控制裝置，其利用熱電制冷的方法達到浸液流場溫度穩定的目的，并可實時測量浸液的溫度。實際情況中，浸沒式光刻機對浸液要求極高，需采用去離子和去氣體的超純水，采用熱電制冷的方法進行浸液溫度控制不利于浸液的污染控制，且其對浸液采用一次溫度調控的方法，缺乏二次溫度調控的能力，其溫控方法無法使浸液溫度精確而穩定。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種精確控制浸沒式光刻機浸液溫度的裝置及其溫控方法，利用熱交換原理，采用多個熱交換器以及多級伺服流量控制，可精確穩定控制浸沒液溫度，且對浸沒液無污染。

為實現上述目的，本發明的精確控制浸沒式光刻機浸液溫度的裝置及其溫控方法，本發明技術方案的一個方面，

一種精確控制浸沒式光刻機浸液溫度的裝置，其特征在于，包括：

增壓泵，待處理的浸液通過該增壓泵泵送處理后具有一定壓力后以輸出；

初級熱交換器，其浸液入口與所述增壓泵出口連通，經所述增壓泵處理輸出后的浸液與冷媒在該初級熱交換器中進行熱交換，以實現浸液溫度的初級調控；

次級熱交換器，其浸液入口與所述初級熱交換器浸液出口連通，用于冷媒對經該次級熱交換處理后的浸液進行再次熱交換，以對浸液溫度再次調整，實現浸液溫度的次級調控；

流量伺服閥，其入口與所述初級熱交換器浸液出口連通，其出口與所述次級熱交換器出口連通，以形成與所述次級熱交換器并聯，使得從所述初級熱交換器處理后的浸液可分別進入次級熱交換器和流量伺服閥，以調節進入所述次級熱交換器的與冷媒進行熱交換的浸液流量，實現對浸液溫度的調控；

通過協調控制進入所述初級熱交換器和次級熱交換器的冷媒流量，并結合所述流量伺服閥對進入所述次級熱交換器的浸液流量的調節，可實現對浸液溫度的兩級調控，從而獲得溫度穩定且精確的浸液以用于浸沒式光刻工藝。

進一步的，還包括節流閥，其入口與所述次級熱交換器浸液出口連通，其出口與所述流量伺服閥出口連通，以對經所述次級熱交換器流出的浸液流量進行控制。

進一步的，還包括初級流量伺服閥，其入口連通冷媒輸出端，其出口連通所述的初級熱交換器冷媒入口，初級流量伺服閥以對經自身流入初級熱交換器的冷媒流量進行控制，從而控制熱交換能力而實現溫度的初級調控。

進一步的，還包括次級流量伺服閥，其入口連通所述初級熱交換器冷媒出口，其出口連通所述次級熱交換器的冷媒入口，控制從初級熱交換器經自身流入次級熱交換器的冷媒流量，從而控制熱交換能力而實現溫度的次級調控。

進一步的，還包括第一溢流閥，其連通初級流量伺服閥入口和冷媒回收端，以保證初級流量伺服閥進口壓力值；還包括第二溢流閥，其連通次級流量伺服閥入口和冷媒回收端，以保證次級流量伺服閥的進口壓力值。