[发明专利]一种用于浸没式光刻的浸液温控系统

说明书

技术领域

本发明属于浸没式光刻技术领域，具体涉及一种用于浸没式光刻的浸液温控系统。

背景技术

光刻机是半导体工业中非常复杂、高精的设备，其主要作用是通过光学投影的方式将芯片图形从掩模转移到涂胶硅片上。光刻工艺过程通常包括：（1）掩模放置于涂胶硅片和UV光源之间；（2）光刻胶上透过掩模图形的感光区域发生化学变化；（3）光刻胶的感光区域在显影过程中被去除（正性光刻工艺）。浸没式光刻机采用浸没控制系统，使用局部浸没技术方案，在投影物镜最后镜片的下表面和硅片上表面之间填充覆盖曝光视场的液体介质（浸液），从而增大NA（数值孔径），获得更小的分辨率，而且相比于同样大小NA的干法曝光，能够获得更大的有效焦深。如何控制好浸液的温度并保持其稳定性是光刻机能正常工作的至关重要的因素。

为此目的,美国专利US7433015B2提出一种包含有温度控制部分的液体镜系列的装置，在上述装置中，包括对将输入的浸液进行脱气，除杂，流量、压力和温度进行控制。在该装置中的温度控制部分基本原理如图1所示，采用工艺冷却液（如工艺冷却书，PCW）与浸液（例如可以是超纯水，UPW）通过热交换器进行换热，从而控制浸液的温度。

由于其温度控制部分并没有独立的成为一个单独的装置，可移植性不高。而且其作为系统一部分的温控，虽然整个系统有回流，但是具体针对温控部分并没有设置回流，使得温度控制的精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于浸没式光刻的浸液温控系统，该系统采用内部回流结构与热交换器相结合实现对浸液温度的控制，解决浸没光刻中对浸液精确并稳定的控制问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种用于浸没式光刻的浸液温控系统，通过其获得具有稳定温度的浸液，以用于浸没式光刻工艺中，其特征在于，该温控系统包括：

用于浸液流动的浸液管路，待温控的浸液通过管路进口进入该浸液管路，温控后的浸液通过该浸液管路出口输出；

用于对所述浸液进行冷却的工艺冷却液回路，工艺冷却液在该回路中循环流动；以及

热交换器，所述浸液管路和工艺冷却液回路同时流经该热交换器，利用该热交换器完成工艺冷却液和浸液的热交换，获得具有稳定温度的浸液，实现对浸液的温度控制。

作为本发明的进一步优选，所述浸液管路出口前设置有分支管路，经温度控制的浸液一部分通过该出口输出用于浸没式光刻工艺中，另一部分通过该分支管路重新进入浸液管路与热交换前的浸液混合。

作为本发明的进一步优选，所述工艺冷却液回路上在所述热交换器前设置有电液伺服阀，用于控制流经该热交换器的工艺冷却液流量，从而实现对浸液温度的精确控制。

作为本发明的进一步优选，所述浸液管路上设置有温度传感器，用于检测经热交换后的浸液温度，其与一控制所述电液伺服阀的温度控制器连接，所述温度传感器检测的温度值反馈给温度控制器，以用于该温度控制器控制所述电液伺服阀对工艺冷却水进行流量，实现精确的温度控制。

作为本发明的进一步优选，所述工艺冷却液回路上设置有冷却液产生装置，用于产生所述工艺冷却液。

作为本发明的进一步优选，所述热交换器可以为多个，各热交换器依次设置，所述浸液管路和工艺冷却液回路同时依次流经各个热交换器，进行多次换热。

作为本发明的进一步优选，所述热交换器为两个或三个。

作为本发明的进一步优选，所述电液伺服阀和温度传感器均为与热交换器对应的多个，各电液伺服阀分别设置在与之对应的热交换器前的工艺冷却液回路上，各温度传感器分别设置在与之对应的热交换器后的浸液管路上，且每个电液伺服阀和温度传感器均通过一个对应的温度控制器进行控制，实现各温度控制器控制对应的电液伺服阀对工艺冷却液流量进行多级控制，实现多级温度控制。

作为本发明的进一步优选，所述浸液管路上在还依次设置有单向阀和增压泵，待温控的浸液经过所述单向阀并利用所述增压泵增压后再流经所述热交换器进行热交换。

作为本发明的进一步优选，所述工艺冷却液为水。

作为本发明的进一步优选，所述浸液为超纯水。

本发明的浸液温控系统具有如下优势或特点：

（1）本发明利用热交换器进行温度控制，控制效率可以达到很高。

（2）本发明可以采用多个热交换器，实现多级温度控制，所以控制精度和所需成本可以很好的协调。

（3）本发明在浸液管路的输出口之前采用了分支管路，从而可以将部分经温控的浸液回流至温控前，因此可以大大降低温控的难度，提供温控效率。