[發明專利]一種浸沒式光刻機浸液流場維持防碰撞系統

有效

• 申請號: 201510040998.2
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN105988294B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 秦少伍;聶宏飛
• 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

技術領域

本發明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種浸沒式光刻機浸液流場維持防碰撞系統。

背景技術

光刻機是制造超大規模集成電路的核心裝備之一，現代光刻機以光學光刻為主，它利用光學系統把掩膜版上的圖形精確地投影并曝光在涂過光刻膠的硅片上。它包括一個激光光源、一個光學系統、一塊由芯片圖形組成的投影掩模版、一個對準系統和一個涂有光敏光刻膠的硅片

浸沒式光刻(Immersion Lithography)設備通過在最后一片投影物鏡與硅片之間填充某種高折射率的液體，相對于中間介質為氣體的干式光刻機，提高了投影物鏡的數值孔徑(NA)，從而提高了光刻設備的分辨率和焦深。在已提出的下一代光刻機中，浸沒式光刻對現有設備改動最小，對現在的干式光刻機具有良好的繼承性。目前常采用的方案是局部浸沒法，即將液體限制在硅片上方和最后一片投影物鏡的下表面之間的局部區域內，并保持穩定連續的液體流動。在步進-掃描式光刻設備中，硅片在曝光過程中進行高速的掃描運動，這種運動會將曝光區域內的液體帶離流場，從而引起泄漏，泄漏的液體會在光刻膠上形成水跡，影響曝光質量。因此，浸沒式光刻技術中必須重點解決縫隙流場的密封問題。

目前已有的解決方案中，專利US6954256B2公開了使用氣密封，氣密封技術是在環繞填充流場的圓周周邊上，通過施加高壓氣體形成環形氣幕，將填充液體限定在一定的圓形區域內。

專利US20070126999 A1公開了使用液體密封，液密封技術是利用與填充液體不相容的第三方液體(通常是磁流體或水銀等)，環繞填充流場進行密封。

但是在這些密封方案中，存在以下不足:

(1)現有的氣密封方式采用氣幕施加在填充流體周圍，但是為保證基底臺在高速水平運動下不發生浸沒液體泄漏，要求浸沒頭與物鏡、基底臺或硅片的距離非常近，其中要求浸沒頭與基底臺或硅片之間的距離小于200um，而基底臺上安裝有其他部件，導致基底臺表面存在0-160um的起伏形貌，且基底臺為運動部件，其垂向運動行程為±0.5mm，存在浸沒頭與物鏡、基底臺或硅片發生碰撞而影響光刻性能、損壞光刻設備的風險。

(2)液密封方式對密封液體有十分苛刻的要求，在確保密封性能要求的同時，還必須保證密封液體與填充液體不相互溶解、與光刻膠(或Topcoat)及填充液體不相互擴散。在襯底高速運動過程中，外界空氣或密封液體一旦被卷入或溶解或擴散到填充液體中，都會對曝光質量產生負面的影響。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種浸沒式光刻機浸液流場維持防碰撞系統。

為了實現上述發明目的，本發明公開一種浸沒式光刻機浸液流場維持防碰撞系統，其特征在于，包括：液體供給裝置，用于在投影物鏡及基底臺之間提供液體；基底，位于該基底臺之上并浸沒于該液體中；緩沖伸縮裝置，該緩沖伸縮裝置位于該液體供給裝置和基底之間，用于實現該液體的密封，可在光軸方向上移動。

更進一步地，所述緩沖伸縮裝置的末端包括柔性橡膠薄膜圈對所述液體進行密封，所述柔性橡膠薄膜圈與所述基底之間的距離保持在預設間隙范圍內。

更進一步地，該緩沖伸縮裝置沿與該投影物鏡的光軸垂直的方向旋轉。

更進一步地，該緩沖伸縮裝置包括：氣體供給通道，用于提供一高速率氣流；以及氣液回收通道，用于氣液回收。

更進一步地，還包括一測量裝置，該測量裝置用于測量該緩沖伸縮裝置與該液體供給裝置的預設高度。還包括測量裝置，所述測量裝置用于測量所述緩沖伸縮裝置與所述液體供給裝置之間的相對位移。

更進一步地，該緩沖伸縮裝置包括一致動裝置，該致動裝置用于實現該緩沖伸縮裝置在Z、Rx、Ry方向上運動。

更進一步地，還包括一緩沖伸縮裝置控制器以及一基底臺控制器，用于控制該緩沖伸縮裝置和該基底臺以相同的速度和加速度運動，避免該緩沖伸縮裝置和該基底臺發生碰撞。

更進一步地，還包括一補償裝置，用于補償該緩沖伸縮裝置與基底臺之間的浸沒液體的剛度k和阻尼系數D。

更進一步地，該致動裝置的數量為三個，均勻分布于該緩沖伸縮裝置的邊緣處。

更進一步地，該致動裝置為微型致動器，所述微型制動器為壓電致動器、微型步進電機或音圈電機。