[發(fā)明專利]一種具有氣液分離回收功能的浸液供給回收裝置

在審

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• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN113138540A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江啟爾機(jī)電技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

本發(fā)明公開了一種具有氣液分離回收功能的浸液供給回收裝置。所述裝置由浸液供給模塊、密封氣體供給模塊和氣液回收模塊組成，向浸沒式光刻機(jī)的投影物鏡組和硅片襯底之間的空隙提供浸沒液體和密封氣體形成浸沒流場。通過設(shè)置特殊的抽排開口形狀和填充多孔介質(zhì)，本發(fā)明在保證浸沒流場有效密封維持的同時(shí)，將浸液與密封氣體分離、分通道回收，減小由于氣液兩相混合回收所引起的回收流道和下游管路振動(dòng)及其對(duì)浸沒流場的沖擊，可提高曝光過程中核心溫度場的穩(wěn)定性，提高硅片掃描曝光的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及浸沒式光刻機(jī)中的浸液供給回收裝置，特別是涉及一種具有氣液分離回收功能的浸液供給回收裝置。

背景技術(shù)

光刻機(jī)是制造超大規(guī)模集成電路的核心裝備之一，現(xiàn)代光刻機(jī)以光學(xué)光刻為主，它利用光學(xué)系統(tǒng)把掩膜版上的圖形精確地投影并曝光在涂覆光刻膠的硅片上。它包括一個(gè)激光光源、一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)、一塊由芯片圖形組成的投影掩膜版、一個(gè)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和一個(gè)涂有光敏光刻膠的硅片。

相對(duì)于中間介質(zhì)為氣體的干式光刻機(jī)，浸沒式光刻(Immersion Lithography)設(shè)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，通過提高該縫隙液體介質(zhì)的折射率(n)來提高投影物鏡的數(shù)值孔徑(NA)，從而提高光刻設(shè)備的分辨率和焦深。在現(xiàn)在的主流光刻技術(shù)中，浸沒式光刻對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改動(dòng)最小，且對(duì)現(xiàn)在的干式光刻機(jī)具有良好的繼承性，所以受到廣泛關(guān)注。對(duì)于浸沒液體的填充，目前廣泛采用的方案是局部浸沒法，即將液體限制在最后一片投影物鏡的下表面和硅片上表面之間的局部區(qū)域內(nèi)。保持浸沒液體在曝光區(qū)域內(nèi)的光學(xué)一致性和透明度，是保障浸沒式光刻曝光質(zhì)量的關(guān)鍵。為此，現(xiàn)有技術(shù)方案往往通過注液和回收實(shí)現(xiàn)浸沒流場的實(shí)時(shí)更新，將光化學(xué)污染物、局部熱量、微納氣泡等及時(shí)帶離核心曝光區(qū)域，以確保浸沒液體的高度純凈均一。

同時(shí)，為有效維持控制該縫隙中浸沒流場邊界的完整性，現(xiàn)有裝置往往采用彎液面束縛與高壓氣體密封相結(jié)合的技術(shù)方案。即在回收流道所限制的縫隙流場圓周上，通過施加高壓密封氣體形成環(huán)形氣幕(例如參見中國專利ZL200310120944.4和美國專利US2007046916)，將填充液體限定在一定的圓形或菱形流場區(qū)域內(nèi)。然而回收流道介于浸沒流場與外界氣體(自然流動(dòng)的常壓氣體或氣密封裝置產(chǎn)生的高壓氣)之間，在采用負(fù)壓回收浸沒液體的過程中，回收流道內(nèi)不可避免地將形成氣液兩相流。氣液兩相流動(dòng)極不穩(wěn)定，特別是施加了為保證浸沒液體有效回收的高壓密封氣流，將會(huì)加劇兩相流在回收流道及管路中的湍動(dòng)，而且其流動(dòng)與相變過程伴隨著微納氣泡的產(chǎn)生與潰滅。這都將會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)的發(fā)生與傳導(dǎo)，沖擊投影物鏡的末端元件和襯底上方之間的縫隙流場；相變的過程也會(huì)導(dǎo)致在回收流道中發(fā)生液相的蒸發(fā)冷卻，導(dǎo)致溫度場的不均勻性增加；而且在浸沒式光刻系統(tǒng)中，兩相流動(dòng)所誘發(fā)的管路振動(dòng)強(qiáng)度大、幅頻特性復(fù)雜，很難將其與整機(jī)徹底隔離，將會(huì)嚴(yán)重影響曝光質(zhì)量。

目前的回收結(jié)構(gòu)中，一般采用微孔陣列回收或回收流道底部安裝規(guī)則多孔板的方式將氣液兩相混合回收(例如參見中國專利200810121872.8和美國專利US 8446563 B2)。這種方式雖然可以對(duì)氣液兩相流動(dòng)起到整流和均勻混合的作用，但是對(duì)抑制氣液兩相流所引發(fā)的振動(dòng)作用有限。而且氣液流量比不同將會(huì)導(dǎo)致兩相流型的顯著變化，增加了回收難度，所引發(fā)的管路振動(dòng)更加復(fù)雜多樣，難以通過隔振消除。而且，有人(例如參見中國專利200510093924.1)通過在浸沒單元外部的回收管路設(shè)置氣液分離腔或者分離支管，將回收后的氣液兩相混合物分離回收利用。但是這種方法的氣液分離位置距離氣液兩相流形成源頭遠(yuǎn)，并不能對(duì)回收流道內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)所引發(fā)的振動(dòng)起到有效的抑制作用。近幾年，NIKON公司(例如參見美國專利US 2012/0257179 A1和US 8634055 B2)改進(jìn)了回收流道結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一級(jí)和二級(jí)回收腔和多分支回收流道，利用多孔部件將各個(gè)回收腔互相分離，通過控制氣相和液相是否通過相應(yīng)的多孔部件實(shí)現(xiàn)氣體和液體的分通道回收。此方法雖然能將絕大部分氣液兩相混合物分離，并有效減小振動(dòng)，但是在硅片連續(xù)掃描過程中，難以保證動(dòng)態(tài)彎液面的穩(wěn)定性控制，而且此實(shí)施方法對(duì)于浸沒控制單元改動(dòng)較大，采用單一的多孔部件，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造以及加工難度較大，難以在小尺寸的浸液維持裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)如此復(fù)雜的流道設(shè)計(jì)，從而限制了該方案在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。